Tecnologia em Automação Industrial

ELETRÔNICA IIAula 15

Amplificadores Operacionais

Configurações não-lineares: comparadores

Prof. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino

https://giovanatangerino.wordpress.comgiovanatangerino@ifsp.edu.br

giovanatt@gmail.com

Profa. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino

COMPARAÇÃO

• Direta:• Se valor é maior que referência, então saída é verdadeira.

• If V > Vref S=1

• Se valor é menor que referência, então a saída é falsa.

• If V < Vref S=0

• Inversa:• Se valor é maior que referência, então saída é falsa.

• If V > Vref S=0

• Se valor é maior que referência, então a saída é verdadeira.

• If V < Vref S=1

Profa. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino

CIRCUITO COMPARADOR

• Aceita tensões lineares como entrada, e fornece uma saída digital que indica quando uma das entradas é maior ou menor do que a outra.

• Não há realimentação ganho em malha aberta (muito alto, normalmente acima de 100.000 saída saturada.

• 𝑉𝑜 = 𝐴𝑣𝑜(𝑉𝑖+ − 𝑉𝑖

−)

• 𝑉𝑖+ > 𝑉𝑖

− ⇒ 𝑉𝑜 = +𝑉𝑠𝑎𝑡

• 𝑉𝑖− > 𝑉𝑖

+ ⇒ 𝑉𝑜 = −𝑉𝑠𝑎𝑡

• Saída: Sinal digital• Nível alto (≈ +Vcc): Quando a entrada não inversora é

maior do que a entrada inversora• Nível baixo (≈ -Vcc): Quando a entrada inversora é

maior do que a entrada não inversora

Profa. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino

CIRCUITO COMPARADOR NÃO-INVERSOR• entrada não-inversora: Vi (Sinal de entrada)

• entrada inversora: Vref (Tensão de referência)• Nível alto: quando a tensão na entrada não-inversora (Vi ) é maior do que na entrada

inversora (Vref ).

• Nível baixo: quando a tensão na entrada não-inversora (Vi ) é menor do que na entrada inversora (Vref ).

𝑉𝑜 = +𝑉𝑠𝑎𝑡 , 𝑞𝑢𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑉𝑖 > 𝑉𝑟𝑒𝑓

−𝑉𝑠𝑎𝑡 , 𝑞𝑢𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑉𝑖 < 𝑉𝑟𝑒𝑓

𝑉𝑖

𝑉𝑟𝑒𝑓

Profa. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino

COMPARADOR DE ZERO NÃO-INVERSOR

𝑉𝑜 = +𝑉𝑠𝑎𝑡 , 𝑞𝑢𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑉𝑖 > 𝑉𝑟𝑒𝑓

−𝑉𝑠𝑎𝑡 , 𝑞𝑢𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑉𝑖 < 𝑉𝑟𝑒𝑓

Profa. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino

CIRCUITO COMPARADOR INVERSOR• entrada inversora: Vi (Sinal de entrada)

• entrada não-inversora: Vref (Tensão de referência)• Nível alto: quando a tensão na entrada inversora (Vi ) é menor do que na entrada não-

inversora (Vref ).

• Nível baixo: quando a tensão na entrada inversora (Vi ) é maior do que na entrada não-inversora (Vref ).

𝑉𝑜 = +𝑉𝑠𝑎𝑡 , 𝑞𝑢𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑉𝑖 < 𝑉𝑟𝑒𝑓

−𝑉𝑠𝑎𝑡 , 𝑞𝑢𝑎𝑛𝑑𝑜 𝑉𝑖 > 𝑉𝑟𝑒𝑓

𝑉𝑖

𝑉𝑟𝑒𝑓

Profa. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino

COMPARADOR DE ZERO INVERSOR COMPARADOR DE NÍVEL INVERSOR

COMPARADOR DE ZERO NÃO-INVERSOR COMPARADOR DE NÍVEL NÃO-INVERSOR

Profa. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino

COMPARADOR – LIMITAR TENSÃO DE SAÍDA 1• Diodos de entrada: protege o estágio diferencial contra possíveis sobretensões ou

sobrecorrentes que possam danificar o CI.

• Diodos zener na saída: os níveis de saída ficam limitados pelas tensões de regulação dos diodos Zener, acrescidos de 0,7 volts.

• O projetista pode escolher diodos Zener:• iguais (as amplitudes positiva e negativa serão iguais) • ou diferentes (as amplitudes positiva e negativa serão diferentes)

Profa. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino

COMPARADOR – LIMITAR TENSÃO DE SAÍDA 2

• Método mais aconselhável pois apresenta menor distorção no sinal de saída

• Resistor R2≈330Ω para limitar a corrente sobre os diodos

• Na segunda figura (com apenas um zener), o nível de saída é compatível com circuitos digitais da família TTL

Profa. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino

CIs comparadores• Exemplos: LM311 e LM339 (National Semiconductors)

• LM311• Comparador de alta velocidade de comutação (da ordem de 200ns)• Utilização: elemento de interface para circuitos lógicos• Saída compatível com as famílias lógicas TTL e CMOS• Pode trabalhar com uma única fonte de alimentação de +5Vcc.

• LM339• Quatro comparadores independentes encapsulados no mesmo CI• Não é tão rápido quanto o LM311 (da ordem de 1300ns)• Baixo consumo de potencia

• Em qualquer comparador, os pinos de entrada não utilizados devem ser aterrados para evitar instabilidade ou outros distúrbios no funcionamento do circuito.

Profa. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino

BIBLIOGRAFIA• BOYLESTAD, Robert L. Dispositivos eletrônicos e teoria de circuitos. 11ª ed. São

Paulo: Pearson Prentice-Hall do Brasil, 2005.

• PERTENCE JR, A. Amplificadores operacionais e filtros ativos. 8ª ed. Porto Alegre: Bookman, 2015.

• SEDRA, A.S.; SMITH, K.C. Microeletrônica. 4ª ed. São Paulo: Pearson Makron Books, 2000.

• MALVINO, A,. BATES, D.J. Eletrônica. V. 1. São Paulo: Mcgraw Hill, 2008.

• MALVINO, A,. BATES, D.J. Eletrônica. V. 2. São Paulo: Mcgraw Hill, 2008.