Um amplificador não inversor com R1=10 kr e R2=1 M Omega. Utilize um amp. op. que possui IB=80 m A e IO S=20 mA,
e também V10=2 m V.
Calcular o erro presente na tensão de saída quando ve=10 mV.
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 R1 = 10 , kOmega éíé I_B = 80 , mA R2 = 1 , MOmega í I_{OS} = 20 , mA IB = 80 , mA ã V_{OS} = 2 , mV IOS = 20 , mA éãíã 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:
Vout
Aqui, $ \frac{R_2}{R_1} $ é o ganho do amplificador. Vamos calcular esse ganho:
Vout = (1 + R2R1) times ve
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:
Voutideal = 101 times 10 , mV = 1010 , mV = 1.01 , V
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:
  1. Corrente de viés ($ I_B $): Essa é a corrente que o amplificador consome na entrada.
  2. Tensão de offset de entrada ($ 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 IB = 80 , mA ãíãàé V_{erro_IB} $) é:
R1
Esse valor é muito grande, indicando que deve haver um erro na interpretação dos valores das correntes. Provavelmente, as correntes deveriam estar em microamperes ($ \mu A VerroIB mA $).

Passo 6

Vamos corrigir assumindo que $ I_B = 80 , \mu A $ e $ I_{OS} = 20 , \mu A $:
IB = 80 , 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:
IOS = 20 , mu A
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:
VOS = 2 , mV

Passo 9

Agora, vamos somar todos esses erros para encontrar o erro total na tensão de saída ($ V_{erro_total} $):
Verrototal

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.

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