Utilizando um único amplificador operacional, projete um amplificador com ganho de 10 V / V e impedância de entrada de 100 k Omega.

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 Av = 1 + RfRin ��:
10 = 1 + RfRin
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 10 - 1 = RfRin 9 = RfRin Rf = 9 times Rin :
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 Rf = 9 times 100 , kOmega = 900 , kOmega , 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 .

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