Calcule a tensão de offset do circuito do exercício 1 devido a corrente de entrada de offset para uma especificação do amp-op
.
Passo 1
O enunciado pede para calcular a tensão de offset do circuito do exercício 1 decorrente da corrente de entrada de offset, dado
.
Informações explicitamente fornecidas:
Informações explicitamente fornecidas:
-
(especificação do amp-op).
Informações que o enunciado não deu (mas que são necessárias para um cálculo numérico):
- qual é a topologia do circuito (inversor, não‑inversor, amplificador diferencial, seguidor, etc.);
- valores dos resistores do circuito (
, etc.); - resistência de fonte no terminal não inversor (se houver);
- se há resistor de compensação no terminal não inversor (para compensar correntes de polarização);
- convenção do sinal/direção de
(normalmente ou seu módulo).
Observação clara: com apenas
não é possível entregar um valor numérico para a tensão de offset sem saber a topologia e os valores dos resistores. A resolução numérica só pode ser feita quando esses dados forem conhecidos. A seguir eu explico didaticamente o que é
, como ele gera offset e o procedimento passo a passo que você deverá aplicar ao circuito do exercício 1 para obter o valor numérico.
Passo 2
O que é e como modelar a corrente de entrada de offset (aula rápida, sem pular etapas).
- Um amp-op real tem correntes de entrada nos dois terminais:
(no não‑inversor) e (no inversor). Essas são as correntes contínuas que “entram” ou “saem” das entradas do amplificador. - A corrente de entrada de offset é definida por
ou às vezes é dada como o módulo
. Ela representa a diferença entre as duas correntes de entrada. Mesmo que
e
sejam grandes, se forem iguais seu efeito diferencial pode anular‑se; o que causa erro diferencial é justamente a diferença
.
- Modelo prático: além do modelo de entrada com uma tensão de offset
, pode‑se representar e por fontes de corrente nos respectivos terminais. Para avaliar o efeito de no offset de saída, coloca‑se as fontes de sinal (se houver) em curto (ou em referência adequada) e resolve‑se a malha DC com essas fontes de corrente.
Passo mental importante para a prova: para achar o offset de saída causado por correntes de entrada, habitualmente:
- Zerar sinais de entrada (colocar fontes ideais em 0 V ou abrir / fechar conforme o caso) para avaliar só o erro DC.
- Substituir o amp‑op por um amp‑op ideal (ganho infinito) com as fontes de corrente
e nos terminais. - Fazer análise nodal/DC para encontrar a tensão diferencial entre as entradas ou a tensão de saída necessária para anular essa diferença (usar as equações do laço de realimentação).
Passo 3
Fórmulas úteis e resultados práticos que surgem frequentemente (essas você pode decorar para a prova, com entendimento do porquê).
- Caso muito comum 1 — amplificador não‑inversor com divisora de realimentação
(para terra) e (feedback entre saída e entrada inversora), e entrada não‑inversora ligada a uma fonte de baixa resistência (ou a terra para analisar offset): o efeito da corrente de offset no pode ser mostrado (fazendo a análise descrita no passo anterior) que resulta na relação simples
Explicação rápida do porquê: a corrente diferencial gera uma pequena tensão entre as entradas; essa tensão diferencia é multiplicada pelo ganho de malha fechada
. A resistência equivalente vista no nó inversor é
. Multiplicando dá
pois
(faça a álgebra na prova:
, multiplicando cancela e sobra
). Portanto, para esse caso concreto e comum a fórmula compacta acima vale.
- Caso muito comum 2 — amplificador inversor com
do sinal à entrada inversora e realimentação: se a fonte de entrada estiver em zero (para avaliar só offset), uma análise análoga leva a uma expressão prática muito usada
(Novamente: pensar que a corrente de diferença acaba sendo convertida em tensão através do resistor de realimentação no laço.)
- Observação geral: em muitos circuitos simples de um estágio essas aproximações são válidas e nos dão um cálculo rápido: multiplicar
pelo resistor “de saída” da malha de realimentação ( no não‑inversor, no inversor) fornece a ordem de grandeza do offset na saída. Para topologias mais complexas (amplificador diferencial com redes simétricas, filtros ativos, etc.), aplicar análise nodal direta com as fontes e .
Passo 4
Exemplo numérico ilustrativo (aplica a fórmulas acima para você ver como proceder na prova). Suponha que o circuito do exercício 1 fosse um amplificador não‑inversor com
e
(ganho
). Usando
:
- Aplicar a fórmula prática para não‑inversor:
- Substituindo:
Esse exemplo mostra o procedimento: identificar o resistor de realimentação relevante e multiplicar por
. Na prova, em vez de chutar os resistores, você usará os valores do enunciado.
Passo 5
Procedimento passo a passo que você deve aplicar ao circuito do exercício 1 (resumido, para decorar e aplicar rapidamente):
- Identifique a topologia (inversor, não‑inversor, diferencial).
- Zere as fontes de sinal (ou coloque as condições DC solicitadas).
- Modele as correntes de entrada por duas fontes de corrente
e (ou por uma fonte de corrente equivalente entre as entradas, se preferir). - Calcule as resistências equivalentes vistas pelos terminais de entrada (por exemplo
na entrada inversora de um não‑inversor). - Calcule a tensão diferencial induzida por
(geralmente ). - Converta essa tensão diferencial para saída usando o ganho de malha fechada apropriado (por exemplo
para não‑inversor). Em muitos casos isso simplifica para . - Se for pedido o offset na entrada equivalente, basta dividir
pelo ganho em tensão de entrada (se necessário).
Passo 6
O que eu preciso que você me passe (não vou perguntar, apenas explicito o que falta) para fornecer o valor numérico do exercício 1:
- diagrama do circuito (topologia) do exercício 1;
- valores dos resistores (todos os que aparecem na malha de realimentação e os das entradas);
- se há resistência da fonte ligada ao terminal não‑inversor (ou se a entrada é de baixa impedância);
Com essas informações eu aplico os passos acima e entrego a conta detalhada até chegar ao valor final.
Resposta
Não é possível calcular numericamente a tensão de offset pois falta a topologia do circuito e os valores dos resistores; de forma geral, para topologias comuns vale aproximadamente
(por exemplo
para um não‑inversor com
, ou
para um inversor).