Acondicionamento, Conversão e Transmissão de Sinal, IPS

ACTS, LEACI, Politécnico de Setúbal, 1º teste de 2021.

Prob 3, página 1 de 4.

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Resumo extraído do Capítulo 2 do livro "Microelectronic Circuits", 6th Edition, de Sedra and Smith

Secção 2.1 – Introdução aos Amplificadores Operacionais

Esta secção introduz o conceito de amplificadores operacionais (AmpOps), destacando a sua versatilidade e importância em circuitos analógicos. Os amplificadores operacionais são dispositivos amplamente utilizados devido às suas características ideais, como ganho de tensão infinito, impedância de entrada infinita e impedância de saída nula.​

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Secção 2.2 – O Amplificador Operacional Ideal

Aqui, são discutidas as propriedades do amplificador operacional ideal, incluindo:​

• Ganho de tensão infinito: O AmpOp ideal amplifica qualquer diferença de tensão entre as suas entradas de forma ilimitada.​
• Impedância de entrada infinita: Não há corrente nas entradas, permitindo que o AmpOp  não carregue os circuitos anteriores.​
• Impedância de saída nula: A tensão de saída não é afetada pela carga conectada ao amplificador.​

Estas características permitem simplificar a análise de circuitos que utilizam amplificadores operacionais.​

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Secção 2.3 – Circuitos com Amplificadores Operacionais Ideais

Esta secção explora diversas configurações de circuitos que utilizam amplificadores operacionais ideais, tais como:​

• Amplificador inversor: Inverte a fase do sinal de entrada e proporciona um ganho determinado pela razão de resistências no circuito.​
• Amplificador não inversor: Mantém a fase do sinal de entrada e oferece um ganho positivo.​
• Seguidor de tensão (buffer): Fornece uma cópia exata da tensão de entrada na saída, com alta impedância de entrada e baixa impedância de saída.​
• Somador: Combina vários sinais de entrada numa única saída, ponderada por resistências específicas.​
• Integrador e diferenciador: Realizam operações matemáticas de integração e diferenciação sobre o sinal de entrada, respectivamente.​

Cada configuração é acompanhada de análises detalhadas e exemplos práticos de aplicação.​

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Secção 2.4 – Amplificadores Operacionais Reais e suas Características

Nesta secção, são abordadas as diferenças entre os amplificadores operacionais ideais e os reais. Os AmpOps reais apresentam limitações como:​

• Ganho de tensão finito: Embora elevado, é limitado e varia com a frequência.​
• Impedância de entrada alta, mas finita: Pode permitir pequenas correntes de entrada.​
• Impedância de saída baixa, mas não nula: Pode influenciar a tensão de saída dependendo da carga.​
• Largura de banda limitada: O ganho diminui a altas frequências.​
• Offset de tensão de entrada: Pequena tensão diferencial necessária para obter uma saída zero.​

A compreensão destas imperfeições é fundamental para o projeto de circuitos com amplificadores operacionais.​

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Secção 2.5 – Aplicações Avançadas de Amplificadores Operacionais

Esta secção explora aplicações mais complexas dos amplificadores operacionais, incluindo:​

• Filtros ativos: Implementação de filtros passa-baixo, passa-alto, passa-banda e rejeita-banda utilizando AmpOps para controlar características de frequência.​
• Osciladores: Geração de sinais periódicos sinusoidais ou de outra forma, utilizando realimentação positiva em circuitos com amplificadores operacionais.​
• Conversores de sinal: Circuitos que convertem sinais analógicos em digitais (ADC) ou digitais em analógicos (DAC) com o auxílio de amplificadores operacionais.​

São fornecidos exemplos práticos e análises de desempenho para cada aplicação.

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Amplificador Não Inversor

Veja como criar uma montagem amplificadora, com ganho 10, usando um AmpOp e duas resistências

Veja a simulação em execução clicando na imagem aqui em baixo.

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Resolução completa de problema do exame de 11-02-2013, de Electrónica e Instrumentação, do ISEL

Resolução do problema 3, do exame de 11-02-2013, de Electrónica e Instrumentação, do ISEL

 

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Resolução de Problema do 3º teste de Electrónica, Eng. Biomédica, FCT UNL

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Resolução de exercício do exame de 23-01-2010, de Circuitos Eléctricos e Sistemas Digitais

Resolução do exercício 3.b) do exame de 23-01-2010, de CESD, eng. Biomédica, FCUL

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Funções de Transferência de Montagens básicas com AmpOps

Aqui estão algumas das montagens mais usadas, utilizando amplificadores operacionais.
Existem mais duas, também usadas regularmente, que são a montagem integradora e a montagem diferenciadora. Para além destas podemos pensar em muitas outras, para implementar as funções de transferência que necessitarmos.

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Electrónica e Instrumentação

Pag.1 da resolução do problema 3, do exame de 11-02-2013, de Electrónica e Instrumentação, do ISEL

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Problema de Electrónica

Problema do 3º teste de Electrónica, Eng. Biomédica, FCT UNL

Pag.1 da resolução:

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Amplificador / Comparador / Oscilador (CESD - FCUL)

Pag.1 da resolução do exercício 3.b) do exame de 23-01-2010, de CESD

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Teoria de Circuítos e Fundamentos de Electrónica

Está disponível para explicações a matéria de Teoria de Circuitos e Fundamentos de Electrónica, para Eng. Biomédica, do IST.

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