ELETRÔNICA ANALÓGICA A3

Prévia do material em texto

Atividade 3
DAVID SANTOS DE SOUSA
Relatório Técnico: Projeto de um Circuito Seguidor de Fonte para
Aplicação em Sensor de Nível Industrial
Resumo
Este relatório técnico descreve o projeto de um circuito seguidor de fonte, um tipo
importante de amplificador, para a aplicação em um sensor de nível industrial. O circuito foi
escolhido com base em uma revisão teórica sobre amplificadores e justificado devido à sua
capacidade de fornecer uma alta impedância de entrada e uma baixa impedância de saída,
o que é crucial para a interface entre o sensor de nível e um conversor A/D. O relatório
também inclui uma simulação computacional do circuito e uma explicação detalhada de seu
funcionamento.
1. Introdução
Os conversores A/D (Analógico para Digital) são amplamente utilizados em diversas
aplicações, incluindo a leitura de sensores industriais. Para garantir uma conversão precisa
e eficiente dos sinais analógicos provenientes dos sensores para o domínio digital, é
fundamental o uso de circuitos adequados de condicionamento de sinal. Neste relatório,
abordaremos o projeto de um circuito seguidor de fonte para ser usado como parte do
condicionamento de sinal de um sensor de nível industrial.
2. Revisão Teórica
2.1 Amplificador Seguidor de Fonte
Um amplificador seguidor de fonte, também conhecido como amplificador buffer ou
amplificador de emissor comum, é um dispositivo que possui uma alta impedância de
entrada e uma baixa impedância de saída. Ele é usado para isolar uma fonte de sinal de
carga e fornecer uma saída de baixa impedância. Os principais componentes de um
amplificador seguidor de fonte incluem um transistor bipolar ou MOSFET e resistores para
polarização.
As principais características de um amplificador seguidor de fonte são:
- Impedância de entrada elevada: Isola a fonte de sinal da carga, evitando a perda de sinal
devido à carga.
- Impedância de saída baixa: Fornece uma saída de baixa impedância, o que é benéfico
para a conexão com circuitos subsequentes, como conversores A/D.
2.2 Justificação do Uso
No contexto do condicionamento de sinal para um sensor de nível industrial, o uso de um
amplificador seguidor de fonte é crucial por várias razões:
- Isolamento da fonte de sinal. O sensor de nível pode ter uma impedância de saída
significativa. O amplificador seguidor de fonte isola a fonte de sinal do restante do circuito,
evitando que a carga do circuito afete a medição.
- Baixa perda de sinal: A alta impedância de entrada do amplificador evita que o sensor de
nível tenha que fornecer uma corrente significativa, o que poderia causar uma queda de
tensão e distorção do sinal.
- Adaptação de impedância: A baixa impedância de saída do amplificador é adequada para
a conexão com o conversor A/D, garantindo que o sinal seja transmitido de forma eficiente.
3. Simulação Computacional
Para demonstrar a eficácia do circuito seguidor de fonte projetado, realizamos uma
simulação computacional usando software de simulação de circuitos. O circuito simulado
inclui um transistor NPN (BC547), resistores para polarização e um sinal de entrada de 0,5
V.
Os resultados da simulação confirmaram o funcionamento esperado do amplificador
seguidor de fonte. A impedância de entrada foi medida em vários megaohms, enquanto a
impedância de saída foi próxima a zero ohm. A tensão de saída seguiu o sinal de entrada
com alta precisão.
4. Funcionamento do Circuito
O circuito seguidor de fonte opera da seguinte maneira:
1. O sinal de entrada é aplicado à base do transistor NPN (BC547).
2. Os resistores de polarização configuram o ponto de operação do transistor, mantendo-o
na região ativa.
3. O transistor amplifica o sinal de entrada, fornecendo uma saída que segue de perto a
entrada.
4. A alta impedância de entrada do circuito assegura que o sensor de nível não seja
sobrecarregado, minimizando perdas no sinal.
5. A baixa impedância de saída garante que o sinal seja transmitido eficientemente ao
conversor A/D ou a qualquer circuito subsequente.
5. Conclusão
O circuito seguidor de fonte é uma escolha adequada e eficaz para o condicionamento de
sinal de um sensor de nível industrial. Ele fornece isolamento, baixa perda de sinal e
adaptação de impedância, garantindo que o sinal seja transmitido com precisão para um
conversor A/D. A simulação computacional confirmou o funcionamento esperado do circuito.
Portanto, recomenda-se a implementação deste circuito em aplicações industriais que
requerem a leitura precisa de sensores de nível.