7. Amplificador não inversor

Amplificador não inversor
Amplificador não inversor, amplificadores operacionais

Figura 29 - O amplificador não inversor

A figura 29 (a) ilustra a amplificador não inversore a figura 29 (b) mostra o circuito equivalente.

A tensão de entrada é aplicada através R1 no terminal não inversor.

Resistências de Entrada e Saída 7.1

A resistência de entrada deste amplificador é encontrado determinando o equivalente de Thevenin do circuito de entrada. A resistência da carga é normalmente tal que Rcarregar >> Ro. Se isso não fosse verdade, o ganho efetivo seria reduzido eo valor efetivo de Ro seria a combinação paralela de Ro com Rcarregar. Vamos definir novamente e R 'F = RF + Ro. Nós devemos negligenciar R1, uma vez que é muito menos do que Rin. Agora desde Rcarregar >> Ro, podemos reduzir a Figura 29 (a) para a forma simplificada da Figura 30 (a).

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Figura 30 - Circuitos reduzidos para resistência de entrada

Encontramos o equivalente de Thevenin do circuito circundado pela curva elíptica, resultando na Figura 30 (b). Na figura 30 (c), a resistência à direita de 2Rcm É dado por v/Eu'. Para avaliar isso, escrevemos uma equação de loop para obter

(53)

Portanto,

(54)

A resistência de entrada é a combinação paralela dessa quantidade com 2Rcm.

(55)

Lembre-se de que R 'F = RF + Ro e Rcarregar >> Ro. Se mantivermos apenas os termos mais significativos e observarmos que Rcm é grande, a Equação (55) reduz para

(56)

onde novamente usamos o ganho de tensão de freqüência zero, Go.

A equação (56) pode ser usada para encontrar a resistência de entrada do 741 op-amp. Se substituirmos os valores dos parâmetros conforme indicado na Tabela 1, a Equação (56) torna-se

Mais uma vez usamos as suposições que Rcm é grande, isso é R 'F » RF e R 'A » RA. Então a resistência de saída de um 741 op-amp é dada por

(57)

EXEMPLO

Calcule a resistência de entrada para o seguidor de ganho unitário mostrado na Figura 31 (a).

Seguidor de ganho de unidade

Figura 31 - Seguidor de ganho de unidade

Alternativa?  O circuito equivalente é mostrado na Figura 31 (b). Já que assumimos o ganho de frequência zero, Goe a resistência de modo comum Rcm, são altos, podemos negligenciar o termo  comparado com (1 +Go)Ri. A equação (57) não pode ser usada desde RA = 0. A resistência de entrada é então dada por

Isso é tipicamente igual a 400 MΩ ou mais, então podemos negligenciar R1 (ou seja, definir R1 = 0).

Ganho de voltagem 7.2

Queremos determinar o ganho de tensão, A+ para o amplificador não inversor da figura 32 (a).

Amplificador não inversor

Figura 32 - Amplificador não inversor

Este ganho é definido por

(58)

O circuito equivalente é mostrado na Figura 32 (b). Se assumirmos RF>>Ro, Rcarregar>>Ro e, o circuito pode ser reduzido ao mostrado na Figura 32 (c). Se definirmos mais, então, os resultados da Figura 32 (d).

As condições assumidas são desejáveis ​​para evitar a redução do ganho efetivo. A operação de tomar os equivalentes de Thevenin modifica a fonte de tensão dependente e a fonte de tensão de acionamento como na Figura 32 (d). Observe que

(59)

A tensão de saída é dada por

(60)

Podemos encontrar i aplicando KVL ao circuito da figura 32 (d) para obter

(61)

(62)

onde

 implicando  .

Resolvendo a corrente, i, nós obtemos

(63)

O ganho de tensão é dado pela relação entre saída e tensão de entrada.

(64)

Como verificação desse resultado, podemos reduzir o modelo para o ideal do amplificador operacional. Nós usamos o ganho de freqüência zero, Go, no lugar de G na Equação (64) e também as seguintes igualdades.

(65)

Quando nós deixarmos , A equação (64) torna-se

(66)

que concorda com o resultado para o modelo idealizado.

Exemplo

Encontre o ganho do seguidor de ganho de unidade mostrado na Figura 33.

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Figura 33 - Seguidor de ganho de unidadeAlternativa?  Neste circuito, , R 'A = 2Rcm e RF << R 'A. Nós assumimos que Go é grande, , e nós definimos R1 = RF. A equação (64) então se reduz a

(67)

so vFora = vin como esperado.

 

Amplificadores de entrada múltipla 7.3

Estendemos os resultados anteriores para o caso do amplificador não inversor com múltiplas entradas de tensão. Figura 34 mostra um amplificador não inversor de múltiplas entradas.

Amplificador não inversor de entrada múltipla

Figura 34 - Amplificador não inversor de entrada múltipla

Se entradas v1, v2, v3..., vn são aplicados através de resistências de entrada R1, R2, R3..., Rn, obtemos um caso especial do resultado geral derivado no Capítulo “Amplificadores Operacionais Ideais”, como segue:

(68)

Nós escolhemos

(69)

para alcançar o equilíbrio de viés. A resistência de saída é encontrada na Equação (52).

Como um exemplo específico, vamos determinar a tensão de saída do verão de duas entradas da Figura 35.

(35)

A tensão de saída é encontrada na Equação (68), da seguinte maneira:

(70)

Nós escolhemos   para alcançar o equilíbrio de viés. Se assumirmos RF = R1 = R2 = RA, a equação (70) reduz para vFora = v1 + v2, que é um verão de duas entradas com ganho de unidade.