Um amplificador não inversor com
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. Utilize um amp. op. que possui
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Calcular o erro presente na tensão de saída quando
.
Como se pode minimizar?
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Calcular o erro presente na tensão de saída quando
Como se pode minimizar?
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício sobre um amplificador não inversor, que é um tipo de circuito usado para aumentar o sinal de entrada sem inverter sua fase. Os componentes que vamos usar são dois resistores: $ R_1 = 10 , k\Omega $ e $ R_2 = 1 , M\Omega
I_B = 80 , mA
I_{OS} = 20 , mA
V_{OS} = 2 , mV
v_e $) é $ 10 , mV $ e ver como podemos minimizar esse erro.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar como funciona um amplificador não inversor. A tensão de saída ($ V_{out} $) é dada por:
Aqui, $ \frac{R_2}{R_1} $ é o ganho do amplificador. Vamos calcular esse ganho:
Então, o ganho total é $ 1 + 100 = 101 $.
Passo 3
Agora, vamos calcular a tensão de saída ideal sem considerar os erros, usando o ganho que acabamos de encontrar:
Esse seria o valor perfeito da saída se não tivesse nenhuma imperfeição no amplificador.
Passo 4
Mas na verdade, nosso amplificador tem algumas imperfeições que causam erros na tensão de saída. Vamos considerar duas fontes principais de erro:
- Corrente de viés ($ I_B $): Essa é a corrente que o amplificador consome na entrada.
- Tensão de offset de entrada ($ V_{OS} $): É uma pequena tensão que aparece na entrada mesmo quando não deveria.
Vamos calcular o efeito dessas imperfeições.
Passo 5
Primeiro, a corrente de viés ($ I_B = 80 , mA $) passa pelo resistor $ R_1
V_{erro_IB} $) é:
Esse valor é muito grande, indicando que deve haver um erro na interpretação dos valores das correntes. Provavelmente, as correntes deveriam estar em microamperes ($ \mu A
mA $).
Passo 6
Vamos corrigir assumindo que $ I_B = 80 , \mu A $ e $ I_{OS} = 20 , \mu A $:
Agora, faz mais sentido!
Passo 7
Além disso, a corrente de offset de saída ($ I_{OS} = 20 , \mu A $) também causa um erro na tensão de saída. Como essa corrente passa pelo resistor $ R_2 $, a tensão de erro devido a $ I_{OS} $ ($ V_{erro_IOS} $) é:
Esse erro também é significativo e precisa ser levado em conta.
Passo 8
Além das correntes de viés e de offset, temos a tensão de offset de entrada ($ V_{OS} = 2 , mV $). Essa tensão também é amplificada pelo ganho do circuito:
Passo 9
Agora, vamos somar todos esses erros para encontrar o erro total na tensão de saída ($ V_{erro_total} $):
Passo 10
Finalmente, o erro na tensão de saída quando $ v_e = 10 , mV $ é de aproximadamente $ 21 , V $.
Resposta
O erro presente na tensão de saída é de aproximadamente $ 21 , V $. Para minimizar esse erro, pode-se reduzir as correntes de viés e de offset do amplificador, utilizar resistores com menores valores para $ R_1 $ e $ R_2 $, ou escolher um amplificador operacional com melhores características de precisão, como menores tensões e correntes de offset.