Amplificador somador

O amplificador somador é um circuito com AMPOP que permite realizar a soma de dois ou mais sinais.

O amplificador somador é uma variação do amplificador inversor. Facilmente podemos ver a semelhança no circuito e no sinal de saída, que de fato, possui polaridade invertida em relação aos sinais de entrada.

AMPOP (Amplificador Operacional)
AMPOP (Amplificador Operacional)
Amplificador somador com AMPOP
Amplificador somador com AMPOP

Veja a lista de posts do Curso Circuitos Elétricos em sequência.

Resolvendo circuito na região linear

Do post sobre amplificador inversor, sabemos que a malha de realimentação em conjunto com o ganho infinito do AMPOP fazem com que a tensão no terminal inversor seja igual à tensão no terminal não-inversor.

Dessa forma temos uma tensão de 0 V (GND) na porta inversora, fazendo as correntes I1 e I2 nos resistores R1 e R2 dependerem apenas das tensões V1 e V2.

I1 = V1/R1

I2 = V2/R2

Como a corrente da porta inversora é zero (devido a impedância de entrada infinita do AMPOP), pela Lei de Kirchhoff das Correntes, a corrente IF do resistor de realimentação RF é igual a soma das correntes I1 e I2.

IF = I1 + I2 = V1/R1 + V2/R2

Pela Lei de Kirchhoff das Tensões podemos determinar a tensão no terminal de saída do AMPOP.

VO = -RFIF = -(V1RF/R1 + V2RF/R2)

Aqui podemos ver que o sinal de saída VO é uma soma ponderada dos sinais de entrada V1 e V2, sendo a ponderação realizada pelos resistores R1 e R2. Também temos a polaridade invertida devido a topologia inversora do amplificador.

Para obter um amplificador somador sem a inversão de polaridade podemos adicionar um estágio inversor com R1=RF para que o ganho seja GF=-1.

Assim, temos os ganhos GF1 e GF2 para cada uma das entradas V1 e V2.

GF1 = -RF/R1

GF2 = -RF/R2

VO = GF1V1 + GF2V2 = -(V1RF/R1 + V2RF/R2)

Com isso, temos o seguinte circuito equivalente para o amplificador somador. Note que, assim como o amplificador inversor, a fonte do circuito equivalente tem terminal positivo ligado ao terra devido aos ganhos GF1 e GF2 serem negativos.

Circuito equivalente do amplificador somador
Circuito equivalente do amplificador somador

 

Resolvendo circuito na região saturada

Quando o AMPOP satura, ou seja, a tensão de entrada é muito alta e faz a tensão de saída ser limitada pela tensão de alimentação, a malha de realimentação não será capaz de manter ambos os terminais inversor e não-inversor na mesma tensão.

Nesse caso, para resolver o circuito, em vez de utilizar na saída uma fonte de tensão controlada pela tensão diferencial, utilizamos uma fonte de tensão constante de amplitude +VCC (se VD>0) ou -VCC (se VD<0) e calculamos a tensão no terminal inversor a partir das leis de circuitos. Naturalmente, para um AMPOP ideal não haverá corrente no terminal inversor.

Amplificador somador com várias entradas

No amplificador somador não estamos limitados a utilizar apenas duas entradas. Podemos fazer uso de quantas entradas forem necessárias, basta adicionar mais resistores de entrada ao terminal inversor e ligar o sinal de entrada neste resistor. O sinal de saída continuará sendo a soma ponderada dos diversos sinais de entrada.

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Autor: Djones Boni

Engenheiro Eletricista e Eletrônico. Professor de Engenharia Eletrônica na UTFPR Toledo. Interesses: Sistemas eletrônicos embarcados e de tempo real.

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