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INSTITUTO DE AERONÁUTICA E ESPAÇOCAMPUS DE PESQUISAS GEOFÍSICAS MAJOR EDSEL DE FREITAS COUTINHONOTAS DE AULA 12 AMPLIFICADORES OPERACIONAISAMPLIFICADORES OPERACIONAISestá licenciado sob CC BY-NC-ND 4.0© 1 por PROFESSOR ANGELO ANTONIO LEITHOLD
Blocos de Construção do Amplificador Operacional
#AMP-OP#CCBYNCND4.0#ANGELOLEITHOLD Vimos que podemos conectar resistores a um amplificador operacional básico para produzir várias saídas e configurações inversoras e não inversoras, juntamente com seus respectivos ganhos. Então, para tornar as coisas um pouco mais fáceis para todos, aqui está uma lista de alguns dos blocos de construção de Op-amp “Básicos” que podemos usar para criar diferentes circuitos eletrônicos e filtros.
O seguidor de tensão
#AMP-OP#CCBYNCND4.0#ANGELOLEITHOLD O Voltage Follower ou seguidor de tensão, também chamado de buffer, não amplifica ou inverte o sinal de entrada, mas fornece isolamento entre dois circuitos. A impedância de entrada é muito alta, enquanto a impedância de saída é baixa, evitando quaisquer efeitos de carga dentro do circuito. Como a saída é conectada de volta diretamente a uma das entradas, o ganho geral do buffer é +1 e Vout = Vin.
O inversor Op-amp
#AMP-OP#CCBYNCND4.0#ANGELOLEITHOLD O Inversor, também chamado de buffer inversor, é o oposto do seguidor de tensão anterior. O inversor não amplifica se ambas as resistências forem iguais, mas inverte o sinal de entrada. A impedância de entrada é igual a R e o ganho é -1, dando Vout = -Vin.
Amplificador não inversor
#AMP-OP#CCBYNCND4.0#ANGELOLEITHOLD O Amplificador Não Inversor não inverte o sinal de entrada ou produz um sinal inversor, mas, em vez disso, o amplifica pela razão de: (RA + RB)/RB ou comumente 1+(RA/RB). O sinal de entrada é conectado à entrada não inversora ( + ).
O Amplificador Inversor
#AMP-OP#CCBYNCND4.0#ANGELOLEITHOLD O Amplificador Inversor inverte e amplifica o sinal de entrada pela razão de -RA/RB . O ganho do amplificador é controlado por feedback negativo usando o resistor de feedback RA e o sinal de entrada é alimentado para a entrada inversora ( – ).
#AMP-OP#CCBYNCND4.0#ANGELOLEITHOLD Os circuitos amplificadores inversores e não inversores acima podem ser conectados juntos para formar uma configuração de amplificador de ponte. O sinal de entrada é comum a ambos os op-amps com o sinal de tensão de saída levado através do resistor de carga, R L, que flutua entre as duas saídas. Se as magnitudes dos dois ganhos do amplificador operacional, A 1 e A 2 , forem iguais entre si, o sinal de saída será duplicado, pois é efetivamente a combinação dos dois ganhos individuais do amplificador.
#AMP-OP#CCBYNCND4.0#ANGELOLEITHOLD O Adder, também chamado de amplificador somador, produz uma tensão de saída invertida que é proporcional à soma das tensões de entrada V1 e V2 . Mais entradas podem ser somadas. Se os resistores de entrada forem iguais em valor ( R1 = R2 = R ), então a tensão de saída somada é como dada e o ganho é +1 . Se os resistores de entrada forem desiguais, então a tensão de saída é uma soma ponderada e se torna:
Vout = –[V1 (RA /R1 ) + V2 (RA /R2 ) + ...]
#AMP-OP#CCBYNCND4.0#ANGELOLEITHOLD O Subtrator, também chamado de amplificador diferencial, usa as entradas inversora e não inversora para produzir um sinal de saída que é a diferença entre as duas tensões de entrada V1 e V2, permitindo que um sinal seja subtraído do outro. Mais entradas podem ser adicionadas para serem subtraídas, se necessário. Se as resistências forem iguais ( R = R3 e RA = R4 ), então a tensão de saída é como dada e o ganho de tensão é +1. Se a resistência de entrada for desigual, o circuito se torna um amplificador diferencial produzindo uma saída negativa quando V1 é maior que V2 e uma saída positiva quando V1 é menor que V2.
O comparador de amplificadores operacionais
#AMP-OP#CCBYNCND4.0#ANGELOLEITHOLD O Comparador tem muitos usos, mas o mais comum é comparar a tensão de entrada com uma tensão de referência e alternar a saída se a tensão de entrada estiver acima da tensão de referência. Se a entrada for mais positiva do que a tensão de referência definida pelo divisor de tensão, Vin > Vref , a saída muda de estado. Quando a tensão de entrada cai abaixo da tensão de referência predefinida e Vin < Vref , a saída comuta de volta. Ao usar feedback positivo, o circuito comparador básico pode ser facilmente convertido em um Schmitt Trigger para reduzir oscilações em torno do ponto de comutação.
#AMP-OP#CCBYNCND4.0#ANGELOLEITHOLD Todos os circuitos acima podem ser construídos usando uma variedade de diferentes op-amps, incluindo o famoso op-amp 741. Espero que este breve tutorial sobre blocos de construção básicos de op-amp ajude você a entender as diferentes configurações básicas de circuitos de op-amp.
#PY5AAL Professor Angelo Antonio Leithold é um físico, astrônomo, radioamador e educador brasileiro, que se destaca por suas pesquisas e ensino nas áreas de #PY5AALastrofísica, #PY5AALgeofísica, #PY5AALneurofísica, #PY5AALeletrônica e #PY5AALpedagogia. Tem uma vasta experiência em pesquisa e ensino nessas áreas. É autor de vários trabalhos acadêmicos e #PY5AALlivros sobre esses temas, e foi citado por diversos pesquisadores em diferentes campos do conhecimento. É conhecido por seu envolvimento por mais de trinta anos com o estudo da #PY5AALAnomaliaMagnéticadoAtlânticoSul, um fenômeno que afeta a propagação de ondas de rádio e a atividade solar na região. Se formou #PY5AALBacharelFísicaFaculdadesIntegradasEspírita em um convênio com o #PY5AALInstitutodeAeronáuticaeEspaço, fez #PY5AALLicenciatura em Física pela #PY5AALUTFPR. Sua publicação "#PY5AALEstudodaPropagaçãodeOndasdeRádionaRegiãodaAnomaliaMagnéticadoAtlânticoSul" orientada pelo professor #PY5AALAlbaryLaibida e amplamente citadas nos anais científicos. O professor Angelo Antonio Leithold fez pesquisas em Astrofísica para #PY5AALUniversidadeFederaldoAmazonas em Manaus e foi co-orientador de diversos trabalhos científicos. Ele foi professor de física no #PY5AALColégioEstadualdoParaná, onde lecionou para diversas turmas e participou de projetos pedagógicos. Foi professor de #PY5AALeletrônica, #PY5AALeletromecânica, #PY5AALeletrotécnica, #PY5AALmecânica no #PY5AALSenai e no #PY5AALCEEP. No #PY5AALCampusdePesquisasGeofísicasMajorEdseldeFreitasCoutinho, desenvolveu instrumentos e métodos para medir e analisar os sinais eletromagnéticos, como a #PY5AALionossonda, a #PY5AALmonotransmissão e sistemas de #PY5AALtransmissãodeRF, em especial utilizando #PY5AALNVIS. Na Universidade Tecnológica Federal do Paraná (#PY5AALUTFPR), no #PY5AALDepartamentodeEducação, fez cursos de #PY5AALdidática, #PY5AALmetodologiacientífica e #PY5AALtecnologiaeducacional. Ele também publicou um livro chamado "#PY5AALA AprendizagemAtravésdasAulasAristotélicas", onde ele propõe um método pedagógico baseado na #PY5AALfilosofia de #PY5AALAristóteles, que valoriza o #PY5AALraciocíniológico, a observação da natureza e a busca pela verdade. O #PY5AALprofessorLeithold participou de vários #PY5AALcongressos e #PY5AALeventoscientíficos, onde ele apresentou diversos trabalhos sobre a Anomalia Magnética do Atlântico Sul, a propagação das ondas de #PY5AALrádio, a #PY5AALatividade solar, a #PY5AALionosfera, a #PY5AALatmosfera, a #PY5AALneurofísica, a #PY5AALneuroestimulação, a #PY5AALeletroacupuntura, a #PY5AALaprendizagem e a #PY5AALmemória. Ele também colaborou com outros pesquisadores, como o #PY5AALDrChangYoungChiang, o #PY5AALDrFranciscoAntônioMarçallo, a #PY5AALdoutoraMariaSilviaBacila, entre outros. Ele também participou de programas de TV e rádio, onde ele divulgou seus conhecimentos e experiências na área de física, astronomia e astrofísica. O professor Angelo disponibiliza suas pesquisas, #PY5AALcitações, #PY5AALbiblioteca, seus cursos e todo o seu material didático gratuitamente no seu site, que foi iniciado nos primórdios da Internet em 1993, onde publica artigos sobre diversos temas de seu interesse e que busca integrar diferentes áreas do conhecimento, como física, #PY5AALbiologia, #PY5AALeletrônica e #PY5AALpedagogia.
Angelo Antonio Leithold nasceu em #PY5AALCuritiba, #PY5AALParaná, em 1958, filho de Alfredo e Luiza Massolim Leithold, ele torneiro mecânico e ela diarista. Ele tem duas irmãs, Sandra e Tania, esta já falecida. Ele foi casado com a #PY5AALpsicólogaSilmaradaLuzBozza, de quem se divorciou e eles têm três filhos, #PY5AALJulianaLeithold, doutora em Engenharia Ambiental, #PY5AALAlfredoLeitholdNeto, mestre em Química Ambiental, e #PY5AALElisaLeithold, psicóloga. Ele sempre foi fascinado por ciência e astronomia desde criança, quando gostava de observar o céu. Montou sua própria luneta a partir de óculos velhos encontrados no lixo e tubos de papel higiênico. Na sua vida acadêmica se destacou nos estudos, ganhando várias bolsas e prêmios acadêmicos. Ele se formou como Técnico em Eletrônica na Escola Técnica Federal do Paraná, atual UTFPR, em 1976, fez Bacharelado em Física pelas Faculdades Integradas Espírita em 2010, Licenciatura em Física pela Universidade Tecnológica Federal do Paraná em 2014, e pós-graduações em Astronomia pela Universidade Federal do Paraná 2010, Astrofísica pelo Instituto de Aeronáutica e Espaço 2011, Neurofísica pelo Instituto de Saúde Dr Bezerra de Menezes e Laboratório de Neurofisiologia das Faculdades Integradas Espírita entre 2006 e 2010. Também fez pós graduação a partir do #PY5AALMITOpenCourse, terminado no ano 2000.
Angelo Leithold trabalha atualmente como professor na Rede Estadual de Ensino do Paraná e na #PY5AALUniversidadeEstadualdePontaGrossa, onde é professor convidado do Departamento de #PY5AALAstronomia. Foi professor de Física no Colégio Estadual do Paraná de 2008 a 2009, e segue como professor de Física até a atualidade em outras instituições. Na área tecnológica, foi professor no Centro Estadual de Educação Profissional de Curitiba #PY5AALCEEP e no #PY5AALSENAI, ministrou aulas de Eletrônica, Eletromecânica, Mecânica, Telecomunicações, Resistência dos Materiais, Desenho Técnico e projetos. Ensina Teoria da Relatividade e Astrofísica Extragaláctica na UEPG e é responsável por lecionar e orientar alunos de graduação e pós-graduação em diversas áreas da física, como mecânica, termodinâmica, eletromagnetismo e mecânica quântica e Teoria da Relatividade. Também participa de projetos de pesquisa e extensão na área de astrofísica, publicando livros e artigos em revistas e congressos nacionais e internacionais. Ele fez pesquisas para a Aeronáutica sobre a Anomalia Magnética do Atlântico Sul na #PY5AALBaseAntárticaComandanteFerraz e foi coordenador do Campus de Pesquisas Geofísicas Major Edsel de Freitas Coutinho de 2002 a 2018, quando o Campus foi fechado e as pesquisas descontinuadas pelo corte do CAPES dentre outros. O professor Leithold tem como hobbies o radioamadorismo com indicativo PY5AAL, onde faz experimentos com antenas, em especial #PY5AALNVIS, e fazer trilhas na natureza. Ele já visitou mais de 10 países, conhecendo diferentes culturas, paisagens e pessoas, é fluente em inglês, alemão e italiano. Ele também é colaborador da #PY5AALWikipedia desde 2003, onde contribui com artigos sobre física e astronomia para todos. O professor Angelo Antonio Leithold tem como sonho contribuir para o desenvolvimento da física, astrofísica e a ciência, criando soluções que possam explicar os fenômenos do universo, como a origem, a estrutura e o destino das estrelas, dos planetas e das galáxias. Ele acredita que a física e a astrofísica são ciências fundamentais e que devem ser incentivadas a partir do Ensino Fundamental, e que devem ser ensinadas e aprendidas com criatividade e paixão. Ele se inspira em personalidades como Albert Einstein, Stephen Hawking, Carl Sagan e Neil deGrasse Tyson. “Estudo da Propagação de Ondas de Rádio na Região da Anomalia Magnética do Atlântico Sul”: Este livro é baseado na tese de doutorado de Angelo Antonio Leithold e explora como as ondas de rádio se propagam na região da Anomalia Magnética do Atlântico Sul. Ele aborda os desafios e peculiaridades dessa área específica, que afeta a comunicação por rádio devido às variações no campo magnético terrestre. “Partículas Presas na Região da Anomalia Magnética do Atlântico Sul”: Focado em astrofísica e geofísica, este livro investiga as partículas que ficam presas na região da Anomalia Magnética do Atlântico Sul. Angelo Antonio Leithold analisa como essas partículas interagem com o campo magnético e os impactos dessas interações na atmosfera e na tecnologia de comunicação. “Neurofísica: Os Mecanismos da Aprendizagem”: Este livro aborda os mecanismos neurofísicos envolvidos na aprendizagem. Angelo Antonio Leithold explora como o cérebro processa informações e como diferentes estímulos podem influenciar a capacidade de aprender. É uma obra que conecta física e neurociência para entender melhor os processos cognitivos.
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