Lista 1 - Amplificador Operacional

Prévia do material em texto

1 
Lista 1 - Amplificador Operacional 
 
OBJETIVOS: Apresentar os amplificadores operacionais e algumas aplicações 
elementares. 
 
PRÉ-REQUISITOS: Capítulo 2 do livro texto Sedra/Smith Microelectronic Circuits 7/e: 
 Seções 2.1 a 2.3 e slides apresentados na disciplina. 
 
INSTRUÇÕES: Entregar um documento individual em formato pdf, contendo a 
memória de cálculo dos projetos e todas as figuras solicitadas com comentários. 
 
LTspice: Altere o fundo dos gráficos para a cor branca, reforce os traços e use 
para os traços cores com destaque no fundo branco. Veja a 46 do arquivo “Manual 
prático do LTspice IV” - 6. Trabalhando com gráficos. 
Uma sugestão de configuração é mostrada nas figuras seguintes. 
 
 
 
 
 
 
 2 
1. Exercícios 
 
1.1. Projetar um amplificador inversor de ganho 20dB supondo o amplificador 
operacional ideal. A resistência de entrada do amplificador deve ser maior 
que 1k5 (1500 ). Observe que a resistência de entrada do amplificador 
inversor nada tem a ver com a resistência do amplificador operacional. 
Porque? Utilize no projeto resistores comerciais de 1% na faixa de 1k a 100k. 
Veja a tabela J.1 no apêndice j no final do livro texto. 
 
1.1.1. Simulação: 
a) Simule o circuito do amplificador inversor utilizando o modelo do 
amplificador operacional TL071 e o alimente com fontes de tensões 
simétricas de 15V. Com uma fonte de sinal vi senoidal de amplitude 
1V e frequência de 100Hz, plote as formas de ondas nos pontos vo, 
v1 e vi, indicados na figura 1 abaixo, mostrando 3 ciclos dos sinais em 
regime permanente. Comente os resultados. 
b) Altere somente a amplitude de vi para 2V e novamente plote vo, v1 e 
vi. O que há de diferente nas formas de ondas de vo e v1? Deduz uma 
expressão para calcular a amplitude de v1 durante a saturação para 
esta configuração. 
 
Fig1. Configuração de amplificador inversor. 
 
2. Exercícios 
 
2.1. Projetar um amplificador não inversor de ganho 20dB supondo o amplificador 
operacional ideal. Qual a resistência de entrada do circuito amplificador neste 
caso? Porque? Utilize no projeto resistores comerciais de 1% na faixa de 1k a 
100k. 
 
 
2.1.1. Simulação: 
a) Simule o circuito do amplificador não inversor utilizando o modelo do 
amplificador operacional TL071 e o alimente com fontes de tensões 
simétricas de 15V. Com uma fonte de sinal vi senoidal de amplitude 
1V e frequência de 100Hz, plote as formas de ondas nos pontos vo, 
v1 e vi, indicados na figura 2 abaixo, mostrando 3 ciclos dos sinais em 
regime permanente. Comente os resultados. 
 3 
c) Altere somente a amplitude de vi para 2V e novamente plote vo, v1 e 
vi. O que há de diferente nas formas de ondas de vo e v1? Deduz uma 
expressão para calcular a amplitude de v1 durante a saturação para 
esta configuração. 
 
 
Fig2. Configuração de amplificador não inversor 
3. Exercícios 
 
3.1. No circuito amplificador de diferença apresentado na figura 3 abaixo. 
 
3.1.1. Considere R3 = R1 e R4 = R2, projete um amplificador com ganho 
diferencial 20dB e com a resistência de entrada diferencial do 
amplificador maior que 1k5 (1500  ). Considere o amplificador 
operacional ideal. Utilize no projeto resistores comerciais de 1% na faixa 
de 1k a 100k. 
 
3.1.2. Deduza a expressão para o cálculo da resistência de entrada diferencial 
do circuito amplificador. 
 
3.1.3. Deduza a expressão para o cálculo da resistência de entrada de modo 
comum do circuito amplificador. 
 
3.1.4. Com uma tolerância de 1% nos resistores (ou seja, cada um dos 
resistores podem estar dentro de ± 1% de seu valor nominal), encontre o 
pior caso de ganho de modo comum (Acm) e o valor correspondente da 
taxa de rejeição de modo comum (CMRR). 
 
3.1.5. Simulação: 
a) Simule o circuito do amplificador não inversor utilizando o modelo 
do amplificador operacional TL071 e o alimente com fontes de 
tensões simétricas de 15V. Com uma fonte de sinal vI1 = 2 + 1seno 
(2*pi*100*t) e vI2 = 2V, plote as formas de ondas de vo, vI1 e vI2 
mostrando 3 ciclos dos sinais em regime permanente. Comente 
os resultados. 
 4 
 
Fig3. Configuração de amplificador de diferença