Utilizando um único amplificador operacional, projete um amplificador com ganho de
e impedância de entrada de
.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado pede para a gente projetar um amplificador usando um único amplificador operacional (op-amp) que tenha um ganho de 10 V/V e uma impedância de entrada de 100 kΩ. Vamos usar conhecimentos de eletrônica básica sobre amplificadores operacionais, especialmente sobre como configurar o ganho e a impedância de entrada usando resistores. Vamos precisar entender como calcular o ganho em configurações comuns como a não inversora e a inversora, além de como ajustar os resistores para alcançar a impedância de entrada desejada.
Passo 2
Primeiro, vamos decidir qual configuração de amplificador operacional usar. As duas mais comuns são a inversora e a não inversora. A configuração não inversora é geralmente preferida quando queremos uma alta impedância de entrada, o que é o nosso caso com 100 kΩ. Na configuração não inversora, a impedância de entrada é igual à impedância de entrada do próprio op-amp, que já é alta, mas podemos ajustá-la com resistores externos para atingir exatamente 100 kΩ.
Passo 3
Vamos lembrar como calcular o ganho na configuração não inversora. A fórmula do ganho
��:
Onde:
-
é o resistor de realimentação (feedback). -
é o resistor de entrada.
Nosso objetivo é ter um ganho de 10 V/V. Então, substituindo na fórmula:
Isso nos ajuda a relacionar
e
.
Passo 4
Agora, vamos resolver para
:
Então, o resistor de feedback precisa ser 9 vezes maior que o resistor de entrada.
Passo 5
Precisamos também garantir que a impedância de entrada seja de 100 kΩ. Na configuração não inversora, a impedância de entrada
é aproximadamente igual a
quando
é muito maior que
. Então, podemos escolher
.
Passo 6
Com
, podemos calcular
:
Então, precisamos de um resistor de feedback de 900 kΩ.
Passo 7
Agora, juntando tudo, vamos conectar o circuito:
- O resistor
de 100 kΩ vai do sinal de entrada (+) ao terra. - O resistor
de 900 kΩ vai do ponto de saída do op-amp de volta para o sinal de entrada (+). - O sinal de entrada é aplicado ao terminal não inversor (+) do op-amp.
- O terminal inversor (-) está conectado através do resistor
ao output e ao resistor ao terra.
Resposta
Portanto, para projetar o amplificador com um ganho de 10 V/V e uma impedância de entrada de 100 kΩ usando um único amplificador operacional, utilizaremos a configuração não inversora com
e
.