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Autor Tópico: Op amp  (Lida 5791 vezes)

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Offline rglove

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Op amp
« em: 18 de Outubro de 2012, 22:43 »
Boas,
Já há um mês ou dois que pedi umas samples de uns amplificadores operacionais para ver se aprendia a utilizar.
Vi alguns tutoriais, mas pareceram-me todos chinês, até hoje que vi este tutorial:
http://gadgetgangster.com/tutorials/428

Pareceu-me bastante claro, mas não sei se percebi bem, por isso é que estou a criar este tópico...

Do que eu percebi o output do amplificador operacional é igual à diferença entre as tensões entre os terminais + e - a multiplicar pelo ganho, é isto?

Percebi a diferença entre o non inverting e o inverting amp op, mas imaginêmos que tenho uma onda sinusoidal com x frequência, mas com tensões positivas e pretendo "centrá-la", isto é, movê-la para que vá de -v a +v. Dá para fazer isso com o amp op?

Se calhar as minhas dúvidas são estúpidas, mas ainda estou a aprender  :P E aprender a usar este ic está a ser um bocado complicado para mim...

Cumps.

Offline dropes

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Re: Op amp
« Responder #1 em: 18 de Outubro de 2012, 22:52 »
Claro que dá desde que tenhas uma alimentação simétrica.
A entrada no amp teria de ser através de um condensador e o GND, assim a componente continua é eliminada mesmo que esta seja sempre positiva.
Caso não exista uma alimentação simétrica, também é possível criar uma virtual através de divisão com duas resistências entre o negativo e positivo da alimentação (condensador na resistência de baixo), a saída será entre o OUT do amp e o GND virtual ou mesmo o negativo se o OUT tiver um condensador.

ps: se calhar fui confuso, é procurar documentação sobre amp-ops existem imensos
« Última modificação: 18 de Outubro de 2012, 22:55 por dropes »

Offline senso

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Re: Op amp
« Responder #2 em: 19 de Outubro de 2012, 05:47 »
Sobre op-amps não há que enganar é o:
TI op-amps for everyone:
www.ti.com/lit/an/slod006b/slod006b.pdf
Avr fanboy

StarRider

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Re: Op amp
« Responder #3 em: 19 de Outubro de 2012, 12:23 »
Boas,

Yap, a TI é aquela maquina ;)

Abraços,
PA

Offline rglove

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Re: Op amp
« Responder #4 em: 19 de Outubro de 2012, 14:24 »
Quando olhei para o número de páginas assustei-me  ;D Mas vou tentar ler a maior parte.

Obrigado pelo link  :)

Offline Njay

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Re: Op amp
« Responder #5 em: 19 de Outubro de 2012, 14:34 »
Do que eu percebi o output do amplificador operacional é igual à diferença entre as tensões entre os terminais + e - a multiplicar pelo ganho, é isto?
Esse é o funcionamento "crú", se não tiver re-alimentação, se pegares nele tal como está e aplicares um sinal nas entradas esperando usar o sinal que aparece na saída. Este ganho é muito grande, tipicamente mais de 100000, e é muitas vezes designado "AV" ou "ganho em loop aberto", e não é útil directamente. Nas datasheets esse ganho também é normalmente indicado em V/mV (Volt por miliVolt) ou V/V (Volt por Volt). 1V/mV é um ganho de 1/0.001 = 1000. Para começares a perceber porque é que este ganho não é muito útil, imagina que tens um AMPOP com AV=105 (100 mil) e que está alimentado por 10V; qual é a amplitude do sinal de entrada (aplicado em diferença nos pinos de entrada + e -) necessária para que a saída do AMPOP vá para o máximo, que é 10V?

Offline rglove

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Re: Op amp
« Responder #6 em: 19 de Outubro de 2012, 14:47 »
Se calhar vou responder mal... 0.1mV?

Eu experimentei ligar o + e o - à mesma fonte, com a mesma tensão. Eu esperava que Vout fosse igual a 0V, sendo que a diferença entre o terminal + e - é igual a 0, mas a tensão de saida não foi 0...

Offline Njay

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Re: Op amp
« Responder #7 em: 19 de Outubro de 2012, 16:15 »
Se calhar vou responder mal... 0.1mV?
Exacto, 0.1mV. 0.1mV x 100000 = 10V. Tens por aí muitos sinais de 100 microVolt para amplificar :)? E se quiseres apenas triplicar um sinal (ganho de 3x), como é que ias fazer?

Citação de: rglove
Eu experimentei ligar o + e o - à mesma fonte, com a mesma tensão. Eu esperava que Vout fosse igual a 0V, sendo que a diferença entre o terminal + e - é igual a 0, mas a tensão de saida não foi 0...
Não foi porque o AMPOP que temos na prática não é ideal, e o valor para o zerar não é zero mas sim alguns mV. Este valor chama-se o "offset de entrada" e é um parametro da datasheet. Ainda para mais, o offset também varia com a temperatura. Mais uma vez, o uso assim directo do AMPOP não é útil... O ganho AV também varia com a temperatura, a tensão, e diferenças de fabrico (todos os modelos do mesmo AMPOP têm AV diferente).

Ainda para mais, outra não-idealidade do AMPOP é que em geral não podes dar-lhe na entrada tensões até alguns Volt abaixo da sua própria tensão de alimentação, nem ele consegue dar à saída valores acima de alguns Volt abaixo da sua tensão de alimentação. Também tudo valores na datasheet.

Portanto o AMPOP na prática é cheio de "defeitos" face ao AMPOP ideal, só que quando aplicamos realimentação (pegar no sinal de saída e realimentá-lo na entrada; geralmente apenas uma fracção do sinal de saída) conseguimos resolver os principais problemas que são a variação e a falta de escolha do ganho; ele passa a ter um ganho fixo escolhido por nós e "estável", independente de variações do AV e da temperatura, embora muito menor que o AV. Trocamos ganho por estabilidade e por poder de escolha.
« Última modificação: 19 de Outubro de 2012, 16:20 por Njay »

Offline rglove

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Re: Op amp
« Responder #8 em: 19 de Outubro de 2012, 18:24 »
Usava este circuito:


Como o ganho é (Rf/Rg)+1:
(Rf/Rg) = 2
Rf = 2Rg

Se Rf for 200 Ohms, então Rg é 100Ohms. (Tinha-me enganado aqui, já modifiquei)

É isto?


Percebi tudo, obrigado pela explicação!
Tenho aqui um microfone, acho que vou fazer umas coisitas com ele e com o amp op para experimentar!
« Última modificação: 19 de Outubro de 2012, 18:28 por rglove »

Offline rglove

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Re: Op amp
« Responder #9 em: 21 de Outubro de 2012, 02:29 »
Já experimentei um circuito que vi num sítio qualquer com um microfone electret. Funcionou bem!
O ganho é que era muito pouco (100).

Última pergunta: Se quisesse amplificar o sinal do microfone só (no circuito que experimentei ele também era deslocado 2.5V de modo a poder ser completamente lido pelo ADC do microcontrolador), para ter o sinal negativo em vez de alimentar o amp op com 5V e Gnd, teria que o alimentar com 5V e -5V certo?
Com o lm358 (é o que tenho aqui em casa) não dá certo?

Vá, esta é que é a última dúvida: A maioria dos circuitos que vejo na internet usa resistências de 1k/10k ohms quando se poderia usar de 100/1k ohms por exemplo. Há alguma razão para serem preferíveis as resistências maiores?

Cumprimentos

Offline Njay

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Re: Op amp
« Responder #10 em: 21 de Outubro de 2012, 11:31 »
Usava este circuito:
(...)
Como o ganho é (Rf/Rg)+1:
(Rf/Rg) = 2
Rf = 2Rg

Se Rf for 200 Ohms, então Rg é 100Ohms. (Tinha-me enganado aqui, já modifiquei)

É isto?
Sim,  mas esse circuito já usa realimentação, porque é impossível preencher o requisito de ter um ganho especifico só com o AMPOP sem a realimentação. Nesse circuito, chamado "montagem não inversora com AMPOP", uma fracção do sinal de saída é realimentado numa entrada; essa fracção é 1/3 no teu caso, Vout passa pelo divisor de tensão Rf/Rg. Usando a realimentação criaram-se circuitos simples como esse, em que podemos controlar o ganho apenas com resistências usando essas fórmulas. Vocês não têm noção, mas este esquema da realimentação foi uma das descobertas mais importantes da história da electrónica e sem ela a electrónica seria ainda hoje mesmo muito rudimentar (e esqueçam lá todos os dispositivos que temos hoje). Foi descoberta ainda antes de haverem semiconductores.

Última pergunta: Se quisesse amplificar o sinal do microfone só (no circuito que experimentei ele também era deslocado 2.5V de modo a poder ser completamente lido pelo ADC do microcontrolador), para ter o sinal negativo em vez de alimentar o amp op com 5V e Gnd, teria que o alimentar com 5V e -5V certo?
Com o lm358 (é o que tenho aqui em casa) não dá certo?
Ya, +5V e -5V (chamada-se "alimentação simétrica"), ou -2.5V e 2.5V. O LM358 dá para fazer isso, ele foi desenhado para funcionar com alimentação simétrica e não-simétrica.

Citar
Vá, esta é que é a última dúvida: A maioria dos circuitos que vejo na internet usa resistências de 1k/10k ohms quando se poderia usar de 100/1k ohms por exemplo. Há alguma razão para serem preferíveis as resistências maiores?
Há. Como já sabes de outro tópico, quanto menor for a resistência, para a mesma tensão, maior é a dissipação de energia. Mas também não podes colocar valores muito altos porque os AMPOPS práticos depois não conseguem lidar com correntes super-hiper pequenas, além de outros problemas como maior sensibilidade ao ruído.
« Última modificação: 21 de Outubro de 2012, 11:33 por Njay »

Offline rglove

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Re: Op amp
« Responder #11 em: 21 de Outubro de 2012, 12:28 »
Obrigado pela resposta. Por acaso não sabia... Gostava de ter vivido antes para poder saber a origem das coisas, a história toda por trás disto. Com o tempo se calhar vou aprendendo :)

Admito que ainda não li com atenção a datasheet do lm358, só olhei para os pinos e como vi Gnd em vês de V- pensei que não desse para alimentação simétrica.

Hmm, entendo :) Tenho de arranjar uma sonda de pH para por em prática os conhecimentos novos  ;D

Obrigado pelo esclarecimento, ajudou mesmo muito  :D

Offline rglove

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Re: Op amp
« Responder #12 em: 21 de Outubro de 2012, 19:06 »
Já tinha usado o amp op para ler o sinal de um microfone no microcontrolador.

Consegui e percebi o circuito. Era inverting com ganho de 100, mas tinha no terminal + uma tensão de 2.5V para a onda ser deslocada 2.5V de modo a ser toda lida no microcontrolador.

Mas quando tentei fazer o mesmo com o amplificador non inverting não funcionou...

Acho que o circuito estava bem montado... O ganho era o mesmo. A tensão de saída foi 3.7V +/-.

Aqui está o circuito. Se alguém souber onde está o meu erro (ou os meus erros  :P )...



Está um bocado confuso, mas foi a primeira vez que desenhei um...

(Desta vez só queria ler a parte positiva do sinal vindo do microfone)
« Última modificação: 21 de Outubro de 2012, 19:09 por rglove »

Offline rglove

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Re: Op amp
« Responder #13 em: 21 de Outubro de 2012, 19:14 »
Esqueci-me de colocar o coupling cap, mas ele estava lá.

Offline pmj_pedro

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Re: Op amp
« Responder #14 em: 21 de Outubro de 2012, 19:28 »

Aqui está o circuito. Se alguém souber onde está o meu erro (ou os meus erros  :P )...


À primeira vista falta a gnd