Projeto de Circuito Multivibrador Biestável Op Amp
O circuito integrador analógico de amplificador operacional é fácil de realizar usando alguns componentes e encontra usos em várias aplicações.
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Tutorial de Amplificador Operacional Inclui:
Introdução | Resumo de Circuitos | Amplificador Inversor | Amplificador Somador | Amplificador Não-inversor | Amplificador de Ganho Variável | Filtro Ativo Passa-Alta | Filtro Ativo Passa-Baixa | Filtro Passa-Banda | Filtro Notch | Comparador | Gatilho de Schmitt | Multivibrador | Bistável | Integrador | Diferenciador | Oscilador Wien Bridge | Oscilador de Deslocamento de Fase
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O amplificador operacional forma a base ideal para um circuito integrador analógico. Tendo praticamente zero corrente de entrada, a tensão de saída forma uma integral precisa do sinal de entrada.
Embora seja possível desenvolver um circuito integrador simples usando apenas um resistor e um capacitor, o amplificador operacional possibilita um desempenho muito melhor, ou seja, uma integração mais verdadeira a ser obtida.
NOÇÕES BÁSICAS DE INTEGRADOR ELETRÔNICO
Na maioria dos circuitos de amplificadores operacionais, o feedback usado é principalmente de natureza resistiva com um caminho resistivo direto formando pelo menos parte da rede. No entanto, para o integrador este não é o caso – o componente que fornece o feedback entre a saída e a entrada do amplificador operacional é um capacitor.
Como o nome do integrador de amplificador operacional indica, ele executa uma função que é um equivalente eletrônico à função de integração matemática. De fato, circuitos integradores eletrônicos podem ser usados em computadores analógicos.
Em termos de operação, o circuito produz uma saída proporcional à integral de sua tensão de entrada em relação ao tempo.
Isso significa que a tensão de saída a qualquer momento é determinada pela tensão de saída inicial, o período de tempo em que a tensão de entrada esteve presente e o valor da tensão de entrada.
A ideia básica por trás de um circuito integrador é mostrada abaixo. Embora existam algumas mudanças para o circuito integrador do amplificador operacional, este conceito é o que está por trás de sua operação.
A partir do diagrama, pode-se ver que enquanto a entrada permanece em zero, o mesmo acontece com a saída. No entanto, quando uma tensão de entrada escalonada é aplicada à entrada, a saída aumenta. Quando a entrada degrau retorna a zero, a saída permanece na tensão que atingiu por último.
CIRCUITO INTEGRADOR DE AMPLIFICADOR OPERACIONAL
O circuito integrador do amplificador operacional básico consiste em um amplificador operacional com um capacitor entre a saída e a entrada inversora e um resistor da entrada inversora para a entrada geral do circuito, conforme mostrado.
Um dos primeiros pontos a serem observados é que, à medida que o sinal é aplicado na entrada inversora, a saída do circuito é o inverso de uma rede integradora CR básica.
Nota: a inversão da saída porque a entrada é aplicada à entrada inversora do amplificador operacional
CÁLCULOS DE PROJETO DO INTEGRADOR DE AMPLIFICADOR OPERACIONAL
O cálculo primário necessário para o circuito é determinar a tensão de saída para uma determinada tensão de entrada por um determinado tempo.
Onde:
Vout = tensão de saída do amplificador operacional integrador
Vin = tensão de entrada
T = tempo após início da aplicação da tensão em segundos
R = valor do resistor no integrador em Ω
C = capacitância do capacitor do integrador em Farads
c = constante de integração e neste caso é a tensão inicial de saída.
O sinal negativo na equação reflete a inversão resultante do uso da entrada inversora do amplificador operacional.
SATURAÇÃO DO AMPLIFICADOR OPERACIONAL
É óbvio que a saída do integrador não pode aumentar indefinidamente, pois a saída será limitada.
A saída do integrador de amplificador operacional será limitada pela tensão de alimentação ou trilho e pela saturação do próprio amplificador operacional, ou seja, quão perto dos trilhos a saída pode oscilar.
Ao projetar um desses circuitos, pode ser necessário limitar o ganho ou aumentar a tensão do trilho para acomodar as prováveis oscilações de tensão de saída.
Embora pequenas tensões de entrada e por curtos períodos de tempo possam ser aceitáveis, deve-se tomar cuidado ao projetar circuitos onde as tensões de entrada são mantidas por longos períodos de tempo.
CAPACIDADE DE REDEFINIÇÃO DO INTEGRADOR
Às vezes, é necessário ter um meio pelo qual o integrador do amplificador operacional possa ser redefinido para zero.
A adição de um recurso ou capacidade de reinicialização é muito fácil de alcançar. Isso é feito simplesmente adicionando uma chave no capacitor do integrador. Isso tem o efeito de descarregar o capacitor e, assim, redefinir o integrador geral.
A chave de reinicialização pode ser implementada de várias maneiras. Obviamente, uma simples chave mecânica pode ser usada, mas também é possível usar chaves semicondutoras. Estes são tipicamente interruptores baseados em FET porque têm uma resistência muito alta e podem ser controlados como interruptores neste tipo de aplicação mais facilmente.
O circuito integrador do amplificador operacional permite a integração precisa do sinal de entrada a ser obtido. O circuito tem sido usado em muitos computadores analógicos, e hoje a função de integração é necessária em várias aplicações analógicas, onde o circuito op amp é a solução ideal.
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