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Amplificadores Operacionais e Circuitos
Introdução O amplificador operacional conhecido abreviadamente por Amp-Op é um circuito multi-estágio com entrada diferencial, que produz elevado ganho de tensão, tem alta impedância de entrada e baixa impedância de saída. A figura a seguir mostra o circuito elétrico de um amplificador operacional integrado.
Os Amp-Op são empregados atualmente em diversas aplicações,
mas no início de seu desenvolvimento eram empregados basicamente nas áreas de computação e instrumentação analógicas. Eram construídos com componentes discretos (válvulas e depois transistores e resistores) que elevava o seu custo.
Em meados dos anos 60, foi produzido o primeiro circuito intergrado que passou a ser conhecido por uA 709. Este circuito integrado era feito de um número relativamente alto de transistores e resistores todos em uma mesma pastilha de silício. Embora suas características
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fossem inferiores (comparadas com os padrões atuais) e seu custo muito alto, seu surgimento sinalizou uma nova era no projeto de circuitos eletrônicos. Os engenheiros iniciaram o uso dos Amp-op's em larga escala o que causou uma queda acentuada em seu preço. Em poucos anos estavam disponíveis no mercado amplificadores operacionais integrados de alta performance e custo reduzido.
Características ideais e simbologia
).( VAVBAvVo −=
A expressão acima é a equação fundamental do amplificador Operacional, onde os termos têm o seguinte significado: Vo – é a tensão de saída Av – é o ganho do amplificador sem realimentação BV – é a tensão na entrada não inversora AV – é a tensão na entrada inversora
O Amp-Op ideal tem as seguintes características:
a) Resistência de entrada infinita b) Resistência de saída nula c) Ganho de tensão infinito d) Resposta em freqüência infinita e) Insensibilidade à temperatura(drift nulo)
Amplificador operacional real Na prática os Amp-Op’s são circuitos integrados que, como qualquer sistema físico tem suas limitações. Um dos Amp-Op’s mais
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difundidos até hoje é o 741, que recebe inúmeras codificações de acordo com seu fabricante, como por exemplo: uA741, LM741 entre outras. O Amp-Op 741 é mostrado na figura a seguir:
A descrição dos pinos é a seguinte: 1 e 5 - São destinados ao balanceamento do amp-op (ajuste da tensão de off-set) 2- Entrada inversora 3- Entrada não-inversora 4- Alimentação negativa (-3V a -18V) 7- Alimentação positiva (+3V a +18V) 6- Saída 8- Não possui nenhuma conexão Resistência de entrada Uma das características importantes do amplificador operacional é elevada resistência de entrada ( ). entr
Para amplificadores com transistores bipolares de junção, como o 741, esta resistência é de 1 M . Ω
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Amplificadores Operacionais com transistores de efeito de
campo-FET na entrada, têm resistências de entrada ainda mais elevadas. Estes amplificadores são usados em instrumentação, onde a
resistência elevada é muito importante para não influenciar no circuito que esta sendo medido. Outra característica importante do Amp-Op é a resistência de saída( ) que para o 741 é da ordem de 75 . saídar Ω
Operando com tensões relativamente baixas e tendo uma resistência de saída de baixo valor, o Amp-Op pode não fornecer em sua saída corrente elevada, mas suficiente para ser empregado em um número enorme de aplicações acionando diretamente diversos dispositivos.
Ganho de tensão em malha aberta Av
O Amp-Op real apresenta um ganho de tensão em malha aberta de valor elevado, que diminui, porém com o aumento da freqüência.
O ganho de tensão em malha aberta do 741 é de 100.000.
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Ganho de modo comum
Na prática, a tensão de saída de um amplificador operacional depende do nível médio, ou de modo comum, do sinal aplicado nas entradas. Esta dependência, designada Ganho de Modo Comum, indica basicamente que a tensão na saída é uma função não apenas da diferença de potencial entre os terminais positivo e negativo da entrada, mas também do nível médio comum a ambos.
Admitindo-se que a tensão diferencial é nula, mas que os níveis comuns nos terminais não são , a tensão na saída do circuito não é nula. Esta variação da tensão na saída deve-se ao fato de o amplificador na realidade se caracterizar por uma relação do tipo
VcAcVdAdVo .. +=
onde ( e Vc ) representam, o ganho de modo comum e a tensão de modo comum na entrada, onde
Ac
)(21
21 ii VV +=
Ac
Vc e ( e Vd ), o ganho diferencial e
a tensão diferencial entre os terminais positivo e negativo, onde . Naturalmente, é sempre desejável que o Amp-Op se
caracterize por uma elevada diferença entre os valores do ganho diferencial e de modo comum , isto é, se caracterize por uma razão
Ad
)1iV
Ad
.( 2iVAVd −=
AcAd tão elevado quanto possível. Na prática, caracteriza-se um Amp-Op
através da razãoAcAd , em vez de referir o ganho de modo comum.
AcAdCMRR =
A razão é denominada Razão de Rejeição de Modo Comum (Common Mode Rejection Ratio). Hoje em dia comercializam-se Amp-Op’s cujo pode variar entre os 75 e os 140 dB.
CMRR
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Tensão de Off Set
Define-se tensão de off set de um Amp-Op como a diferença de potencial necessária entre os terminais de entrada para anular a tensão de saída. Pelo fato de os Amp-Op's serem dispositivos com os diversos estágios internos diretamente acoplados, com alto ganho em corrente contínua, apresentam problemas decorrentes da polarização.
Um problema é a tensão de offset. Para entender esse problema considere o seguinte experimento teórico: se os dois terminais do Amp-op forem ligados juntos e conectados ao terra, será observado que existe uma tensão contínua finita na saída.
Realmente, se o Amp-Op tem um alto ganho CC, a saída poderá, devido ao fato dos transistores não serem exatamente iguais, estar em um dos dois níveis de saturação, positivo ou negativo. Para solucionar este problema do Amp-Op retornando ao seu valor ideal de 0v deve se conectar uma fonte CC de polaridade inversa e valor apropriado entre seus terminais de ajuste de ajuste de off set. Essa fonte externa compensa a tensão de entrada de offset do Amp-Op.
Tensão de saturação O funcionamento linear de um amplificador operacional é garantido apenas numa faixa limitada de tensões de saída, definida durante sua utilização, através das tensões de alimentação utilizadas ou durante a fase de projeto do circuito. A relação entre as tensões na saída e
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nas entradas de um Amp-Op é linear apenas na faixa compreendida entre as tensões de saturação limitada pelas tensões de alimentação, +Vcc e -Vcc. A faixa de valores permitida, é uma função da arquitetura do amplificador e das tensões de alimentação, sendo em geral da ordem de 80 a 90% da faixa definida pelas tensões de alimentação. Slew rate Define-se slew rate como a taxa máxima de variação da tensão na saída de um Amp-Op por num intervalo de tempo. O slew rate (SR) é uma característica associada à topologia do amplificador e às correntes utilizadas internamente na polarização. Uma das conseqüências da taxa de slew rate é a imposição de um limite à freqüência máxima dos sinais na saída sem distorção. O slew rate é especificado em V , volt por micro-segundo. sµ/
tVoSR∂∂
=
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Modos de Operação do Amplificador Operacional O amplificador operacional pode ser utilizado basicamente de três modos distintos. Sem Realimentação
Os circuitos comparadores são circuitos utilizados para comparar tensões com uma referência fixada. Comparadores podem ser obtidos com o amplificador operacional sem realimentação, isto é, em malha aberta. Com Realimentação Positiva
Circuitos comparadores e osciladores são aplicações com amplificadores operacionais operando com realimentação positiva.
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Com Realimentação Negativa
Muitos circuitos amplificadores podem ser obtidos utilizando-se este modo de operação do amplificador operacional com realimentação negativa.
- amplificador inversor - amplificador não inversor - amplificador diferenciador - amplificador integrador - amplificador somador inversor - filtros ativos - etc..
A Realimentação Negativa O processo de realimentação negativa permite o controle do ganho do circuito realimentado. Veja um sistema genérico, trabalhando em malha fechada com realimentação negativa.
As variáveis desse sistema têm o seguinte significado: Vi - é o sinal de entrada Vo - é o sinal de saída Vd - é o sinal diferencial Vf - é o sinal realimentado Avo - é o ganho em malha aberta(ganho do Amplificador Operacional) B - é o fator de realimentação negativa
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Análise do sistema O sinal diferencial de entrada é igual a diferença dos sinais de entrada e realimentado.
Vd 1 VfVi −= O sinal diferencial também pode ser escrito como:
AvoVo
=Vd 2
O sinal realimentado igual ao sinal de saída multiplicado pelo fator de ganho.
Vf 3 VoB.= Substituindo a equação 2 na equação 1, temos:
VfViAvoVo
−= 4
Substituindo a equação 3 na equação 4, temos: VoBVi
AvoVo .−= 5
Arranjando os termos da equação 5, temos:
AvoBAvo
ViVo
.1+=
Chamando a razão ViVoAvf = , então:
AvoBAvoAvf
.1+=
Como o ganho em malha aberta do amplificador é elevado e idealmente infinito, então fazendo ∞→Avo Concluímos que no sistema realimentado, o ganho depende do fator de realimentação, e portanto, podemos escrever:
BAvf 1
=
A figura a seguir mostra a curva de resposta em freqüência de um circuito quando utilizamos realimentação negativa. Como vimos, podemos estipular um ganho para o circuito e conseqüentemente a largura de faixa de operação.
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Curto Circuito Virtual e Terra Virtual O conceito de curto circuito virtual e terra virtual é muito importante na análise de circuitos com amplificadores operacionais. Veja a seguir como é provado, para um circuito inversor.
No circuito como a resistência de entrada tem valor infinito, então podemos escrever:
IfI =1
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Análise das malhas do circuito:
RoRfVdAvoVA
RVAVi
+−
=− .1
Desenvolvendo e simplificando as expressões, temos:
AvoRoRfVAViVAAvoVARVB )).((..1 +−−+
=
Considerando o ganho em malha aberta ,então: ∞→Avo
∞→Avo VB VA=
Como no circuito VB , o que significaVA . 00 =→= Vd 0= O ponto A é denominado terra virtual do circuito, pois o potencial é igual ao potencial do ponto B. Quando o ponto B está num potencial diferente de zero, também há reflexão desse potencial no ponto B, pois entre os pontos A e B, há um curto-circuito virtual, embora a resistência de entrada seja de valor infinito. Aplicações básicas com Amplificadores Operacionais Considere o circuito a seguir:
O amplificador apresenta resistência de entrada infinita,
então . IfI =1
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então,
RfVoVA
RVAVi −
=−1
Como o Amp-Op apresenta ganho infinito, temos: VB VBVA =→= 0 Logo, a expressão(1) pode ser escrita como:
1RRf
ViVo
−=
Observações: a) O nó A da figura é denominado ponto de terra virtual, pois para
valores elevados de Avo(ganho de tensão em malha aberta), seu potencial é praticamente zero.
b) O ganho em malha fechada do circuito é dado pela relação:
1RRfAvf −=
c) O sinal negativo da expressão indica a defasagem de 180° com relação a entrada.
d) O amplificador analisado recebe a denominação de amplificador inversor.
Amplificador não inversor Considere o circuito mostrado a seguir:
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O amplificador apresenta resistência de entrada infinita,
logo a corrente I passará de R1 para R2, de onde podemos obter a relação:
RfVoVi
RVi −
=−
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Desenvolvendo a expressão , obtém-se:
11
RRf
ViVo
+=
Chamando,
ViVoAvf =
Então:
11
RRfAvf +=
Conclusões: O ganho em malha fechada do circuito é
11
RRfAvf +=
a. Como podemos verificar, não existe defasagem entre os sinais de entrada e saída.
b. Se considerarmos na expressão R2 = 0 e R1 em aberto, teremos: 1=Avf
Nestas condições o amplificador é representado pelo circuito mostrado a seguir:
O circuito mostrado é conhecido por BUFFER isolador, seguidor de tensão, amplificador de ganho unitário etc....
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Amplificador somador inversor
O circuito mostrado a seguir é denominado somador inversor:
No ponto A do circuito, pela lei de Kirchhoff temos:
321 IIIIf ++= Podemos escrever a equação anterior de outra forma: como
, aplicando o princípio do terra virtual 0=VA Então:
33
22
11
RV
RV
RVIf ++=
Como
RfVoIf −
=
Portanto,
++−=
33
22
11.
RV
RV
RVRfVo
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Outros circuitos Amplificador diferencial ou subtrator
No ponto A do circuito, pela lei de Kirchhoff temos:
fII =1
Podemos escrever a equação anterior de outra forma:
21
1
RVoV
RVVi AA −
=−
Como V , pelo princípio do curto circuito virtual e BA V=
221
2 .RRR
ViVB += , substituindo na equação anterior e simplificando, temos:
( )21
12 ViViRRVo −=
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Amplificador diferenciador
No ponto A do circuito, pela lei de Kirchhoff temos:
fC II = Podemos escrever a equação anterior de outra forma:
f
AA
RVoV
tVViC −
=∂−∂ )(.
Como VA , aplicando o princípio do terra virtual, 0= Então:
fRVo
tViC −=∂∂.
Portanto,
tViCRf ∂∂
−= .Vo
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Amplificador integrador
No ponto A do circuito, pela lei de Kirchhoff temos:
CII =1 Podemos escrever a equação anterior de outra forma:
tVoVC
RVVi AA
∂−∂
−=− )(
1
Como VA , aplicando o princípio do terra virtual 0= Então:
tVo
RVi
∂∂
−=1
Como Portanto, ∫−= dtVi
CR.
.1
1
Vo
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Amplificador diferenciador na prática O ganho de um amplificador é calculado genericamente por
ZZfAv −= , onde:
Zf - impedância de realimentação Z - impedância da entrada
Para o amplificador diferenciador inversor a impedância de entrada é a do capacitor. O módulo dessa impedância é a reatância capacitiva ,onde: Xc
CfXC ...2
1π
=
Em altas freqüências e portanto, o ganho do amplificador . Para evitar a saturação do amplificador, é colocado um resistor em série com o capacitor, de modo a limitar o
ganho de tensão em
0→CX∞→Av
1R
1RZf
−=Av , comportando- se dessa forma como um
amplificador inversor.
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A expressão para determinação do ganho do circuito diferenciador prático é mostrado a seguir:
CfjR
RfAvf
...2.11π
+
−=
Amplificador integrador na prática Para o amplificador integrador inversor a impedância de realimentação é a impedância do capacitor. O módulo dessa impedância é a reatância capacitiva ,onde: Xc
CfXC ...2
1π
=
Em baixas freqüências e portanto, o ganho do amplificador . Para evitar a saturação do amplificador, é colocado um resistor em paralelo com o capacitor, de modo a limitar
o ganho de tensão em
∞→CX∞→Av
1R
1RRf
−=Av , comportando- se dessa forma como um
amplificador inversor.
A expressão para determinação do ganho do circuito diferenciador prático é mostrada a seguir:
CRffjRRfAvf
....2.11
π+−=
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Schimitt trigger(comparador regenerativo) O Schimitt trigger é uma aplicação com Amp-Op realimentado positivamente. Neste caso temos um circuito comparador, onde a tensão de referência muda de polaridade conforme a tensão de saída.
A tensão de referência é a tensão sobre o resistor e calculada pela seguinte expressão:
2R
221
2 .RRR
VoVR +=
A tensão pode assumir valores de saturação negativa e positiva.
Vo
Comparadores Simples Um comparador é um circuito utilizado para comparar dois níveis de tensão, sendo um deles fixado como uma referência. Comparador positivo Quando a tensão de entrada ultrapassar ligeiramente o valor da tensão de referência, a saída do circuito ficará saturada positivamente.
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Comparador negativo Quando a tensão de entrada ultrapassar ligeiramente o valor da tensão de referência, a saída do circuito ficará saturada negativamente.
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Amplificador de Instrumentação É denominado Amplificador de instrumentação ao conjunto formado por vários Amplificadores Operacionais e que constitui um circuito com características especiais, como:
- Impedância de entrada muito elevada - Impedância de saída muito baixa - CMRR elevado - Tensão de offset muito baixa - Ganho de tensão em malha aberta superior aos amplificadores
comuns
Analisando o circuito e utilizando o princípio do curto circuito virtual, escrevemos
012
211
=−
+−
RVV
RVVo
Onde,
RRVRVRVVo 2.22.1.11 −+
=
Eletrônica I 23
24
e
RRVRVRVVo 2.1.22.22 −+
=
O estágio de saída é um amplificador subtrator, cuja saída é dada por:
( )123 VoVoVo −= Substituindo as equações anteriores e simplificando, temos:
( )12.2.213 VV
RRVo −
+=
A equação mostra que o ganho pode ser controlado por R.
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Amplificador Operacional
Objetivos
Identificação do circuito integrado 741 – amplificador operacional Identificação da placa de experiências nº5
descrição dos pinos
1 e 5 - São destinados ao balanceamento do amp-op ( ajuste da tensão de off-set ) 2- Entrada inversora 3- Entrada não- inversora 4- Alimentação negativa ( -3V a -18V ) 7- Alimentação positiva ( 3V a 18V ) 6- Saída 8- Não possui nenhuma conexão
circuito elétrico do amplificador operacional 741
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Ajuste da tensão de off set do Amplificador Operacional
Objetivos
Determinar o valor da tensão de off set de entrada do Amp-Op 741; Fazer o balanceamento do circuito.
1- Ligue a fonte de alimentação CC +15V em P11, -15V em P9 e GND
em P8. 2- Ligue um jumper entre P1 e P2. 3- Conecte um resistor de 10kΩ em J1. 4- Conecte um jumper em J2. 5- Conecte um resistor de 100kΩ em J8. 6- Conecte um jumper em J5. 7- Meça Vo(off set), utilizando um multímetro digital ligado entre P7 e
P8. 8- Conecte um jumper em J6. 9- Varie o potenciômetro até zerar Vo(off set).
Material Necessário Placa experimental nº5 Multilab Resistor de 10k ΩResistor de 100k Ω2 jumpers multímetro digital 6 cabos
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Amplificador Inversor com Amplificador Operacional
Objetivos
Comprovar os efeitos da realimentação negativa no controle de ganho de tensão no amplificador inversor; Comprovar a validade das equações que definem o ganho de tensão do amplificador inversor.
10- Ligue a fonte de alimentação CC +15V em P11, -15V em P9 e GND
em P8. 11- Ligue o gerador de áudio em P1(+) e P2(-). 12- Conecte um resistor de 1kΩ em J1. 13- Conecte um jumper em J2. 14- Conecte um resistor de 10kΩ em J8. 15- Conecte um jumper em J5. 16- Ligue a ponta CH1 do osciloscópio em P1. 17- Ligue a ponta CH2 do osciloscópio em P7. 18- Ligue o GND do osciloscópio em P4. 19- Injete um sinal senoidal a entrada, com freqüência de
aproximadamente 1kHz e amplitude igual a 1Volt pico a pico. 20- Observe, meça e anote o valor e a forma de onda da tensão de saída
e calcule o ganho de tensão do circuito Av=Vo/Vi. 21- Compare com o ganho teórico:
RRfAv −= onde Rf=10k e R=1k Ω Ω
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22- Verifique na prática o que significa o sinal negativo da relação que
permite determinar o ganho de tensão. 23- Substitua Rf emJ8 por um resistor de 22kΩ e repita os itens 19 a
21.
Material Necessário Placa experimental nº5 Multilab Resistor de 1k ΩResistor de 10k ΩResistor de 22k Ω2 jumpers Osciloscópio digital de 2 canais 2 pontas de prova 6 cabos
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Amplificador Não Inversor com Amplificador Operacional
Objetivos
Comprovar os efeitos da realimentação negativa no controle de ganho de tensão no amplificador não inversor; Comprovar a validade das equações que definem o ganho de tensão do amplificador não inversor; Verificar a ação do amplificador não inversor como Buffer.
24- Ligue a fonte de alimentação CC +15V em P11, -15V em P9 e GND
em P8. 25- Ligue o gerador de áudio em P5(+) e P6(-). 26- Conecte um jumper entre P1 e P2. 27- Conecte um resistor de 1kΩ em J1. 28- Conecte um jumper em J2. 29- Conecte um resistor de 10kΩ em J8. 30- Conecte um jumper em J4. 31- Ligue a ponta CH1 do osciloscópio em P5. 32- Ligue a ponta CH2 do osciloscópio em P7. 33- Ligue o GND do osciloscópio em P4. 34- Injete um sinal senoidal a entrada, com freqüência de
aproximadamente 1kHz e amplitude igual a 1Volt pico a pico. 35- Observe, meça e anote o valor e a forma de onda da tensão de saída
e calcule o ganho de tensão do circuito Av=Vo/Vi. 36- Compare com o ganho teórico:
Eletrônica I 29
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RRfAv += 1 onde Rf=10kΩ e R=1kΩ
37- Verifique que não há defasagem entre o sinal de entrada e saída. 38- Substitua Rf em J8 por um resistor de 22k e repita os itens 34 a
36. Ω
39- Modifique o circuito retirando o resistor R=22k de J8 e substitua-o por um jumper. O amplificador nessa configuração opera como um Buffer(elevador de corrente).
Ω
40- Retire o resistor R1=1k de J1. Ω
41- Injete um sinal senoidal a entrada, com freqüência de
aproximadamente 1kHz e amplitude igual a 5Volt pico a pico. 42- Observe, meça e anote o valor e a forma de onda da tensão de saída
e calcule o ganho de tensão do circuito Av=Vo/Vi. 43- Calcule o ganho de tensão do circuito e compare com o valor
teórico: 1=Av
Material Necessário Placa experimental nº5 Multilab Resistor de 1k ΩResistor de 10k ΩResistor de 22k Ω3 jumpers Osciloscópio digital de 2 canais 2 pontas de prova 6 cabos
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Amplificador Somador Inversor com Amplificador Operacional
Objetivos
Comprovar os efeitos da realimentação negativa no controle de ganho de tensão no amplificador somador inversor; Comprovar a validade das equações que definem o ganho de tensão do amplificador somador inversor.
44- Ligue a fonte de alimentação CC +15V em P11, -15V em P9 e GND
em P8. 45- Ligue o gerador de áudio em P1(+) e P2(-). 46- Ligue a fonte de tensão CC variável ajustada em 1V aos pontos
P3(+) e P4(-). 47- Conecte um resistor de 4k7 em J1. 48- Conecte um jumper em J2. 49- Conecte um jumper em J3 50- Conecte um resistor de 10kΩ em J8. 51- Conecte um jumper em J5. 52- Ligue a ponta CH1 do osciloscópio em P1. 53- Ligue a ponta CH2 do osciloscópio em P7. 54- Ligue o GND do osciloscópio em P4. O modo de acoplamento
deverá ser CC.
Eletrônica I 31
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55- Injete um sinal senoidal a entrada, com freqüência de
aproximadamente 1kHz e amplitude igual a 1Volt pico a pico. 56- Observe, meça e anote o valor e a forma de onda da tensão de saída.
Varie a tensão da fonte de tensão CC para 2V e observe, meça e anote o valor e a forma de onda da tensão de saída .
57- Substitua a fonte de tensão contínua por um gerador de áudio,ligando aos pontos P3(+) e p4(-).
58- Injete um sinal senoidal a entrada, com freqüência de aproximadamente 100Hz e amplitude igual a 5Volt pico a pico.
59- Observe, meça e anote o valor e a forma de onda da tensão de saída. Altere as formas de onda da tensão de entrada e varie a freqüência dos geradores. Componha soma de funções através do circuito. A expressão teórica para a tensão de saída é:
+−=
22
11.
RVi
RViRfVo
Material Necessário Placa experimental nº5 Multilab 2 resistores de 4,7k ΩResistor de 10k Ω3 jumpers Osciloscópio digital de 2 canais 2 pontas de prova 8 cabos
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Amplificador Subtrator com Amplificador Operacional
Objetivos
Comprovar os efeitos da realimentação negativa no controle de ganho de tensão no amplificador subtrator; Comprovar a validade das equações que definem o ganho de tensão do amplificador subtrator.
60- Ligue a fonte de alimentação CC +15V em P11, -15V em P9 e GND
em P8. 61- Ligue a fonte de tensão CC variável ajustada em 2V aos pontos
P5(+) e P6(-). 62- Ligue a fonte de tensão fixa de 5V aos pontos P1(+) e P2(-). 63- Conecte um resistor de 4k7 em J1. 64- Conecte um jumper em J2 65- Conecte um resistor de 10kΩ em J5 66- Conecte um resistor de 4k7 em J4. 67- Ligue a ponta CH1 do osciloscópio em P1. 68- Ligue a ponta CH2 do osciloscópio em P7. 69- Ligue o GND do osciloscópio em P4. O modo de acoplamento
deverá ser CC. 70- Observe, meça e anote o valor e a forma de onda da tensão de saída.
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71- Mude o valor da tensão de entrada da fonte de tensão CC variável
para 5V. Observe, meça e anote o valor e a forma de onda da tensão de saída e verifique se a tensão de saída corresponde a diferença dos sinais de entrada
)12(12 VVRRVo −=
Material Necessário Placa experimental nº5 Multilab 2 resistores de 4,7k Ω2 resistores de 10kΩ 3 jumpers Osciloscópio digital de 2 canais 2 pontas de prova 8 cabos
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Amplificador Diferenciador Inversor com Amplificador Operacional
Objetivos
Comprovar os efeitos da realimentação negativa no controle de ganho de tensão no amplificador diferenciador inversor; Comprovar a validade das equações que definem o ganho de tensão do amplificador diferenciador inversor.
72- Ligue a fonte de alimentação CC +15V em P11, -15V em P9 e GND
em P8. 73- Ligue o gerador de áudio em P1(+) e P2(-). 74- Conecte um resistor de 10kΩ em J1. 75- Conecte um capacitor de 10ηF em J2. 76- Conecte um resistor de 100kΩ em J8. 77- Conecte um jumper em J5. 78- Ligue a ponta CH1 do osciloscópio em P1. 79- Ligue a ponta CH2 do osciloscópio em P7. 80- Ligue o GND do osciloscópio em P4. 81- Injete um sinal senoidal a entrada, com freqüência de
aproximadamente 100Hz e amplitude igual a 1Volt pico a pico. 82- Observe, meça e anote o valor e a forma de onda da tensão de saída
e calcule o ganho de tensão do circuito Av=Vo/Vi. 83- Compare com o ganho teórico:
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36
fCjR
RfAvf
π211+
−=
+
=
CfR
RRfAvf
121
2
1
1
π
84- Verifique na prática o que significa o sinal negativo da relação que permite determinar o ganho de tensão.
85- Injete um sinal senoidal a entrada, com freqüência de aproximadamente 1kHz e amplitude igual a 1Volt pico a pico.
86- Observe, meça e anote o valor e a forma de onda da tensão de saída e calcule o ganho de tensão do circuito Av=Vo/Vi.
87- Compare com o ganho teórico: 88- Injete um sinal senoidal a entrada, com freqüência de
aproximadamente 10kHz e amplitude igual a 1Volt pico a pico. 89- Observe, meça e anote o valor e a forma de onda da tensão de saída
e calcule o ganho de tensão do circuito Av=Vo/Vi. 90- Compare com o ganho teórico: 91- Injete um sinal triangular a entrada, com freqüência de
aproximadamente 100Hz e amplitude igual a 1Volt pico a pico. 92- Observe, meça e anote o valor e a forma de onda da tensão de saída
e justifique a saída observada. 93- Injete um sinal triangular a entrada, com freqüência de
aproximadamente 1kHz e amplitude igual a 1Volt pico a pico. 94- Observe, meça e anote o valor e a forma de onda da tensão de saída
e justifique a saída observada. 95- Injete um sinal triangular a entrada, com freqüência de
aproximadamente 10kHz e amplitude igual a 1Volt pico a pico 96- Observe, meça e anote o valor e a forma de onda da tensão de saída,
justificando a saída observada.
Placa experimental nº5 Multilab 1 resistor de10k Ω1 resistor de 100kΩ 1 capacitor de 10ηF 1 jumper Osciloscópio digital de 2 canais 2 pontas de prova 6 cabos
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Amplificador Integrador Inversor com Amplificador Operacional
97- Ligue a fonte de alimentação CC +15V em P11, -15V em P9 e GND
em P8. 98- Ligue o gerador de áudio em P1(+) e P2(-). 99- Conecte um resistor de 100kΩ em J1. 100- Conecte um jumper em J2. 101- Conecte um resistor de 1M em J8. Ω102- Conecte um capacitor de 2,2ηF em J7 103- Conecte um jumper em J5. 104- Ligue a ponta CH1 do osciloscópio em P1. 105- Ligue a ponta CH2 do osciloscópio em P7. 106- Ligue o GND do osciloscópio em P4. 107- Injete um sinal de onda quadrada a entrada, com freqüência de
aproximadamente 100Hz e amplitude igual a 1Volt de pico . 108- Observe, meça e anote o valor e a forma de onda da tensão de saída
e calcule o ganho de tensão do circuito Av=Vo/Vi. 109- Compare com o ganho teórico:
fRfCjRRfAvfπ21
1+
−= ( )fRfC
RRfAvfπ2 2
1
1
+=
110- Verifique na prática o que significa o sinal negativo da relação que permite determinar o ganho de tensão.
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111- Injete um sinal de onda quadrada a entrada, com freqüência de
aproximadamente 1kHz e amplitude igual a 1Volt de pico . 112- Observe, meça e anote o valor e a forma de onda da tensão de saída
e calcule o ganho de tensão do circuito Av=Vo/Vi. 113- Injete um sinal de onda quadrada a entrada, com freqüência de
aproximadamente 10kHz e amplitude igual a 1Volt de pico . 114- Observe, meça e anote o valor e a forma de onda da tensão de saída
e calcule o ganho de tensão do circuito Av=Vo/Vi. 115- Injete um sinal de onda quadrada a entrada, com freqüência de
aproximadamente 100kHz e amplitude igual a 1Volt de pico . 116- Observe, meça e anote o valor e a forma de onda da tensão de saída
e calcule o ganho de tensão do circuito Av=Vo/Vi. 117- Injete um sinal de onda triangular a entrada, com freqüência de
aproximadamente 1kHz e amplitude igual a 1Volt de pico . 118- Observe, meça e anote o valor e a forma de onda da tensão de saída
e calcule o ganho de tensão do circuito Av=Vo/Vi. Placa experimental nº5 Multilab 1 resistor de100k Ω1 resistor de 1M Ω
1 capacitor de 2,2ηF 1 jumper Osciloscópio digital de 2 canais 2 pontas de prova 6 cabos
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SchimittTrigger com Amplificador Operacional
Objetivos
Comprovar os efeitos da realimentação positiva no funcionamento do comparador regenerativo.
119- Ligue a fonte de alimentação CC +15V em P11, -15V em P9 e GND
em P8. 120- Ligue o gerador de áudio em P1(+) e P2(-). 121- Conecte um jumper em J1. 122- Conecte um jumper em J2. 123- Conecte um resistor de 10kΩ em J9. 124- Conecte um resistor de 1kΩ em J5. 125- Ligue a ponta CH1 do osciloscópio em P1. 126- Ligue a ponta CH2 do osciloscópio em P7. 127- Ligue o GND do osciloscópio em P4. 128- Injete um sinal senoidal a entrada, com freqüência de
aproximadamente 1kHz e amplitude igual a 2Volt pico a pico. Observe, meça e anote o valor e a forma de onda da tensão de saída. Verifique o valor de tensão de disparo do Schimitt Trigger para o semiciclo positivo e negativo.
Material Necessário Placa experimental nº5 Multilab 1 resistor de10k Ω
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1 resistor de 1 k Ω2 jumper Osciloscópio digital de 2 canais 2 pontas de prova 6 cabos
Eletrônica I 40
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