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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
O Amplificador Operacional Diferenciador
#AMP-OP#CCBYNCND4.0#ANGELOLEITHOLD O circuito diferenciador do amplificador operacional básico produz um sinal de saída que é a primeira derivada do sinal de entrada. No circuito amplificador diferenciador, a posição do capacitor e do resistor foi invertida e agora a reatância, Xc, é conectada ao terminal de entrada do amplificador inversor, enquanto o resistor, Rƒ, forma o elemento de feedback negativo no amplificador operacional normalmente. Este circuito amplificador operacional realiza a operação matemática de Diferenciação , ou seja, ele “ produz uma saída de tensão que é diretamente proporcional à taxa de mudança da tensão de entrada com relação ao tempo ”. Em outras palavras, quanto mais rápida ou maior for a mudança no sinal de tensão de entrada, maior será a corrente de entrada, maior será a mudança de tensão de saída em resposta, tornando-se mais um “pico” em forma. Assim como no circuito integrador, temos um resistor e um capacitor formando uma rede RC através do amplificador operacional e a reatância ( Xc ) do capacitor desempenha um papel importante no desempenho de um diferenciador de amplificador operacional.
#AMP-OP#CCBYNCND4.0#ANGELOLEITHOLD O sinal de entrada para o diferenciador é aplicado ao capacitor. O capacitor bloqueia qualquer conteúdo DC, então não há fluxo de corrente para o ponto de soma do amplificador, X resultando em tensão de saída zero. O capacitor permite apenas que mudanças de tensão de entrada do tipo AC passem e cuja frequência depende da taxa de mudança do sinal de entrada.
#AMP-OP#CCBYNCND4.0#ANGELOLEITHOLD Em baixas frequências, a reatância do capacitor é “Alta”, resultando em um ganho baixo ( Rƒ/Xc ) e baixa tensão de saída do amplificador operacional. Em frequências mais altas, a reatância do capacitor é muito menor, resultando em um ganho maior e uma tensão de saída maior do amplificador diferenciador. No entanto, em altas frequências, um circuito diferenciador de op-amp se torna instável e começa a oscilar. Isso se deve principalmente ao efeito de primeira ordem, que determina a resposta de frequência do circuito op-amp, causando uma resposta de segunda ordem que, em altas frequências, fornece uma tensão de saída muito maior do que o esperado.
#AMP-OP#CCBYNCND4.0#ANGELOLEITHOLD Para evitar isso, o ganho de alta frequência do circuito precisa ser reduzido adicionando um capacitor de pequeno valor adicional no resistor de feedback Rƒ. Abaixo será demonstrado como a tensão do nó do amplificador operacional em seu terminal de entrada inversora é zero, a corrente, I fluindo através do capacitor será dada como:
A carga no capacitor é igual à capacitância vezes a tensão no capacitor
Portanto, a taxa de variação desta carga é:
mas dQ/dt é a corrente do capacitor, i
a partir do qual temos uma saída de tensão ideal para o diferenciador do amplificador operacional é dada como:
#AMP-OP#CCBYNCND4.0#ANGELOLEITHOLD Portanto, a tensão de saída Vout é uma constante –Rƒ*C vezes a derivada da tensão de entrada Vin em relação ao tempo. O sinal de menos (–) indica uma mudança de fase de 180° porque o sinal de entrada é conectado ao terminal de entrada inversor do amplificador operacional.
#AMP-OP#CCBYNCND4.0#ANGELOLEITHOLD Um último ponto a ser mencionado, o circuito Op-amp Diferenciador em sua forma básica tem duas desvantagens principais em comparação ao circuito integrador de amplificador operacional, uma é que ele sofre de instabilidade em altas frequências, como mencionado acima, e a outra é que a entrada capacitiva o torna muito suscetível a sinais de ruído aleatórios e qualquer ruído ou harmônicos presentes no circuito de origem serão amplificados mais do que o próprio sinal de entrada. Isso ocorre porque a saída é proporcional à inclinação da tensão de entrada, então alguns meios de limitar a largura de banda para atingir a estabilidade de malha fechada são necessários.
Formas de onda do diferenciador de amplificador operacional
#AMP-OP#CCBYNCND4.0#ANGELOLEITHOLD Se aplicarmos um sinal em constante mudança, como um sinal do tipo onda quadrada, triangular ou senoidal, à entrada de um circuito amplificador diferenciador, o sinal de saída resultante será alterado e sua forma final dependerá da constante de tempo RC da combinação resistor/capacitor.
#AMP-OP#CCBYNCND4.0#ANGELOLEITHOLD O circuito diferenciador básico de resistor único e capacitor único op-amp não é amplamente usado para reformar a função matemática de Diferenciação por causa das duas falhas inerentes mencionadas acima, “Instabilidade” e “Ruído”. Então, para reduzir o ganho geral de malha fechada do circuito em altas frequências, um resistor extra, Rin, é adicionado à entrada, conforme mostrado abaixo.
#AMP-OP#CCBYNCND4.0#ANGELOLEITHOLD Adicionar o resistor de entrada Rin limita o aumento do ganho dos diferenciadores em uma proporção de Rƒ/Rin. O circuito agora atua como um amplificador diferenciador em baixas frequências e um amplificador com feedback resistivo em altas frequências, proporcionando uma rejeição de ruído muito melhor. Atenuação adicional de frequências mais altas é realizada conectando um capacitor Cƒ em paralelo com o resistor de feedback diferenciador, Rƒ, isso então forma a base de um Filtro Passa-Altas Ativo.
O trabalho Professor Angelo Antonio Leithold de Angelo Leithold ou py5aal está licenciado com uma Licença Creative Commons - Atribuição-NãoComercial-SemDerivações 4.0 Internacional. Baseado no trabalho disponível em https ://sites.google. com/site/angelole itholdpy5aal/.Podem estar disponíveis autorizações adicionais às concedidas no âmbito desta licença em https://sites.google.com/site/angeloleitholdpy5aal/ PROFESSOR ANGELO ANTONIO LEITHOLDestá licenciado sob CC BY-NC-ND 4.0© 1 por PROFESSOR ANGELO ANTONIO LEITHOLD
#PROFESSORANGELOANTONIOLEITHOLDNOTASDEAULA#PY5AAL Ângelo Antônio Leithold é um físico, astrônomo, radioamador e educador brasileiro, conhecido por suas contribuições em diversas áreas científicas, incluindo astrofísica, geofísica, neurofísica, eletrônica e pedagogia¹².Ele se formou em Física pela Universidade Federal do Paraná (UFPR) em 1978, fez mestrado em Física pela Universidade de São Paulo (USP) em 1982 e doutorado em Física pela USP em 1987, com uma tese sobre a propagação de ondas de rádio na região da Anomalia Magnética do Atlântico Sul¹. Além disso, ele realizou um pós-doutorado em Astrofísica pela Universidade de Brasília (UnB) em 1992¹. Leithold tem uma vasta experiência em pesquisa e ensino, tendo lecionado em diversas instituições, incluindo o Colégio Estadual do Paraná, o Senai e a Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)¹. Ele é autor de vários trabalhos acadêmicos e livros, e é especialmente conhecido por seu estudo sobre a Anomalia Magnética do Atlântico Sul, um fenômeno que afeta a propagação de ondas de rádio e a atividade solar na região¹².
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INSTITUTO DE AERONÁUTICA E ESPAÇO
CAMPUS DE PESQUISAS GEOFÍSICAS MAJOR EDSEL DE FREITAS COUTINHO
PROFESSOR ANGELO ANTONIO LEITHOLD - NOTAS DE AULA O professor Ângelo Antônio Leithold é um físico, astrônomo, radioamador e educador brasileiro, conhecido por suas contribuições nas áreas de astrofísica, geofísica, neurofísica, eletrônica e pedagogia12. Ele se formou em Física pela Universidade Federal do Paraná (UFPR) em 1978, fez mestrado em Física pela Universidade de São Paulo (USP) em 1982 e doutorado em Física pela USP em 1987. Sua tese de doutorado foi sobre a propagação de ondas de rádio na região da Anomalia Magnética do Atlântico Sul1. Leithold tem uma vasta experiência em pesquisa e ensino, tendo lecionado em diversas instituições, incluindo o Colégio Estadual do Paraná, o Senai e a Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR). Ele também é autor de vários trabalhos acadêmicos e livros, e é conhecido por seu envolvimento com o estudo da Anomalia Magnética do Atlântico Sul, um fenômeno que afeta a propagação de ondas de rádio e a atividade solar na região12. O professor Ângelo Antônio Leithold é um físico, astrônomo, radioamador e educador brasileiro, conhecido por suas contribuições em diversas áreas científicas e educacionais. Ele se destaca principalmente nas áreas de astrofísica, geofísica, neurofísica, eletrônica e pedagogia12. Formação Acadêmica e Carreira Graduação: Física pela Universidade Federal do Paraná (UFPR) em 1978. Mestrado: Física pela Universidade de São Paulo (USP) em 1982. Doutorado: Física pela USP em 1987, com a tese intitulada “Estudo da Propagação de Ondas de Rádio na Região da Anomalia Magnética do Atlântico Sul Pós-Doutorado: Astrofísica pela Universidade de Brasília (UnB) em 19921.Contribuições e Pesquisas Leithold é autor de diversos trabalhos acadêmicos e livros, e suas pesquisas são amplamente citadas por outros pesquisadores. Ele é especialmente conhecido por seu estudo sobre a Anomalia Magnética do Atlântico Sul, um fenômeno que afeta a propagação de ondas de rádio e a atividade solar na região12. Atuação Profissional Ensino Médio: Professor de física no Colégio Estadual do Paraná, onde lecionou por vários anos e participou de projetos pedagógicos e científicos. Ensino Técnico: Professor de eletrônica no Senai e no CEEP, desenvolvendo instrumentos e métodos para medir e analisar sinais eletromagnéticos. Ensino Superior: Professor de pedagogia na Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), ministrando cursos sobre didática, metodologia científica e tecnologia educacional12. Outras Atividades Além de suas atividades acadêmicas, Leithold é um radioamador ativo, conhecido pelo indicativo PY5AAL. Ele também tem um blog onde compartilha suas pesquisas e experiências1. O indicativo PY5AAL pertence ao professor Ângelo Antônio Leithold, um radioamador brasileiro com uma vasta experiência e paixão pelo radioamadorismo. Ele é conhecido por seus experimentos com antenas e pela participação ativa na comunidade de radioamadores. Atividades e Contribuições Antenas: Leithold realiza experimentos com diferentes tipos de antenas, incluindo antenas NVIS (Near Vertical Incidence Skywave) e antenas Long Wire12. Ele compartilha suas descobertas e métodos de construção de antenas em seu blog e em sites dedicados ao radioamadorismo. Baluns Magnéticos: Ele também trabalha com a construção de baluns magnéticos, que são dispositivos usados para adaptar a impedância entre a antena e o transmissor, melhorando a eficiência da transmissão2. Comunidade: Leithold é ativo na comunidade de radioamadores, participando de eventos e trocando informações com outros entusiastas. Ele utiliza suas habilidades para contribuir com a ciência e a educação, aplicando seus conhecimentos em física e eletrônica. Recursos e Publicações Leithold mantém um blog onde compartilha suas experiências e pesquisas no campo do radioamadorismo. Ele também publica artigos e tutoriais sobre a construção e otimização de antenas e outros equipamentos de rádio3. O professor Ângelo Antônio Leithold tem várias referências acadêmicas e citações em diferentes áreas do conhecimento. Ele é citado em trabalhos sobre geofísica, astrofísica, eletrônica e educação, entre outros. Aqui estão alguns exemplos de onde suas obras e citações podem ser encontradas: Geofísica e Astrofísica: Leithold é frequentemente citado em estudos sobre a Anomalia Magnética do Atlântico Sul e a propagação de ondas de rádio1. Eletrônica e Radioamadorismo: Seus trabalhos sobre antenas e baluns magnéticos são amplamente referenciados em publicações técnicas e blogs especializados2. Educação e Pedagogia: Ele também é citado em artigos e teses sobre metodologia científica e tecnologia educacional3. Essas referências estão disponíveis em diversas plataformas acadêmicas e sites especializados, como Google Scholar, Academia.edu e em blogs pessoais do próprio professor123.
#py5aal; #py5aal ; © angeloleithold 1998 © #py5aal 1998 ;#DrAngeloAntonioLeithold© angeloleithold 1998 © #py5aal 1998 © angeloleithold 1998 © #py5aal 1998 #py5aal; #py5aal ; © angeloleithold 1998 © #py5aal 1998 ;#DrAngeloAntonioLeithold© angeloleithold 1998 © #py5aal 1998 © angeloleithold 1998 © #py5aal 1998
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