Sample Problem: Op Amps 9

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Do curso por Georgia Institute of Technology

Linear Circuits 1: DC Analysis

170 classificações

Georgia Institute of Technology

Linear Circuits 1: DC Analysis

170 classificações

This course explains how to analyze circuits that have direct current (DC) current or voltage sources. A DC source is one that is constant. Circuits with resistors, capacitors, and inductors are covered, both analytically and experimentally. Some practical applications in sensors are demonstrated.

Na lição

Module 2

The module describes some basic principles used in circuit analysis.

Sample Problem: DC Op Amp 19:29

Sample Problem: DC Op Amp 25:33

Sample Problem: DC Op Amp 34:23

Sample Problem: DC Op Amp 46:22

Sample Problem: DC Op Amp 55:33

Sample Problem: Current Division 13:57

Sample Problem: Current Division 25:20

Sample Problem: Parallel and Series Resistors 12:24

Sample Problem: Parallel and Series Resistors 28:07

Sample Problem: KVL6:05

Sample Problem: KVL 25:48

Sample Problem: KVL 32:28

Sample Problem: KCL 12:12

Sample Problem: KCL 24:43

Sample Problem: KCL 32:51

Sample Problem: KCL 41:26

Sample Problem: KCL 52:10

Sample Problem: Op Amps 19:17

Sample Problem: Op Amps 25:29

Sample Problem: Op Amps 34:59

Sample Problem: Nodes, Branches, Paths, and Loops3:19

Sample Problem: Summing Op Amp6:05

Sample Problem: Differential Amp6:47

Sample Problem: Inverting Op Amp5:09

Sample Problem: Non-inverting Op Amp7:54

Sample Problem: Max Power (Depend Sources)4:06

Sample Problem: Dependent Sources 15:10

Sample Problem: Dependent Sources 24:48

Sample Problem: Series/Parallel (Independ Sources) 12:59

Sample Problem: Series/Parallel (Independ Sources) 27:22

Sample Problem: Series/Parallel (Independ Sources) 33:00

Sample Problem: Series/Parallel (Independ Sources) 44:35

Sample Problem: Op Amps 49:10

Sample Problem: Op Amps 59:29

Sample Problem: Op Amps 65:33

Sample Problem: Op Amps 74:23

Sample Problem: Op Amps 86:22

Sample Problem: Op Amps 95:33

Sample Problem: Op Amps 109:17

Sample Problem: Op Amps 115:29

Sample Problem: Op Amps 124:59

Conheça os instrutores

Dr. Bonnie H. Ferri
Professor
Electrical and Computer Engineering
Dr. Joyelle Harris
Director of the Engineering for Social Innovation Center
School of Electrical and Computer Engineering
Dr Mary Ann Weitnauer

O tópico deste problema é circuitos com amplificadores operacionais.

E neste problema é preciso determinar Vout e Iout do circuito mostrado abaixo.

O circuito tem um amp-op, duas fontes de tensão de 12V e uma

fonte de -2V e três resistores associados a ele.

O que queremos fazer é usar as propriedades de um amp-op ideal para

ajudar a resolver este circuito.

Portanto, se olharmos para um amp-op ideal, antes de tudo, o símbolo

do amp-op ideal tem duas entradas,

tem uma entrada inversora e uma entrada não inversora.

E cada uma dessas entradas tem uma corrente associada a ela.

Portanto, temos uma corrente para a entrada não inversora

e uma corrente para a entrada inversora.

Temos também tensões associadas a cada uma das entradas,

para as entradas inversora e não inversora.

Para um amplificador operacional ideal, sabemos que a corrente

que entra na entrada inversora é igual à corrente

que entra na não inversora e que as duas são iguais a zero.

Também sabemos que a tensão na entrada inversora

é igual à tensão na entrada não inversora.

Existem outras propriedades do amp-op ideal que são interessantes, mas para

essa aula essas são as duas propriedades mais importantes do amp-op ideal.

E estas são as quais precisamos para resolver nosso problema.

Então, se voltarmos para o problema e usarmos as propriedades, isso vai permitir

resolver o problema para encontrar a tensão em determinados pontos do circuito.

Por exemplo, sabemos que a tensão neste ponto

é -2V na entrada não inversora do amp-op

o que significa que também é -2V na entrada inversora do amp-op,

o que significa que é -2V neste nó entre o resistor de 4kΩ

e 8kΩ.

Tendo esse conhecimento, podemos usar isso para solucionar o problema.

A forma de se fazer é usando a Lei de Kirchhoff das correntes e iremos somar

as correntes que entram neste nó superior, identificado com -2V

E se fizermos isso, então teremos uma equação que

nos dá Vout como incógnita da equação.

Então, vamos fazer isso. Vamos usar LKC,

chamaremos este nó de 1.

Então, vamos fazer LKC no nó 1,

somar as correntes que entram no nó 1.

Então, vamos somar a corrente através do resistor de 4kΩ

e do resistor de 8kΩ que entram nesse nó e

também esta corrente, que sabemos que é zero saindo do amp-op e que entra nesse nó

Então, vamos fazer isso.

Começando com a corrente através do resistor de 4kΩ,

vai ser 12V - (-2V)

Dividido por 4kΩ. Isso dá a corrente através desse resistor de 4kΩ.

Adicionaremos na equação, a corrente através do resistor de 8kΩ.

Vai ser a tensão neste ponto que é Vout menos -2V

Dividido por 8kΩ, e claro, temos a terceira corrente que

sabe que é zero, saindo da entrada inversora do amp-op.

Vou colocá-lo aqui para completar,

e a soma dessas correntes é igual a zero.

Então, agora temos uma equação que possui Vout como a única incógnita.

Se resolvermos para Vout, acabamos

com Vout a -30V.

Então, agora temos uma das nossas variáveis que queríamos determinar neste problema.

A outra é Iout. Queremos encontrar a corrente que passa no resistor de 8kΩ

e sabemos o que vai ser, porque já fizemos essa análise.

Mas como é descrito e definido neste problema,

Iout está no sentido oposto da corrente que estávamos somando no nó 1.

Então, Iout, se vamos encontrar essa corrente, sabemos que

vai ser igual à tensão neste ponto, nó 1

que é -2V menos essa tensão, que é Vout.

Por isso é -2-Vout / 8k.

E isso dará Iout.

Sabemos que Vout é -30V.

Assim, podemos determinar Iout.

Então, Iout é igual a

28 dividido por 8k,

o que nos dá 3,5mA.

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