Atividade A3 Eletrônica Analógica

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Pergunta 1)
Observe a figura a seguir.
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Fonte: PERTENCE JR., 2007, p. 19.
PERTENCE JR., A. Amplificadores operacionais e filtros ativos. 6. ed. São Paulo: Bookman, 2007.
Com base na figura anterior, é possível observar o porquê de haver um curto-circuito, idealmente, a ser considerado na análise de um circuito elétrico ou eletrônico com amplificadores operacionais. Similarmente, como não há circulação de corrente na entrada do dispositivo, considera-se idealmente que há um aterramento. Os dois conceitos são o terra virtual e o curto-circuito virtual, utilizados para se entender e projetar amplificadores.
Assim, acerca do funcionamento do amplificador, do amplificador operacional real e de aspectos de análise, analise as afirmativas a seguir e marque V para as verdadeiras e F para as falsas.
I. (   ) As correntes image0025ff5c7f1_20211112091133.gif e image0035ff5c7f1_20211112091133.gif são nulas.
II. (   ) A tensão image0045ff5c7f1_20211112091133.gif é nula.
III. (   ) A resistência image0055ff5c7f1_20211112091133.gif é nula.
IV. (   ) A corrente image0065ff5c7f1_20211112091134.gif é nula.
Agora, assinale a alternativa com a sequência correta.
Resposta:
V, V, F, F
Resposta correta: como a impedância de entrada é muito grande — idealmente considerada como infinita —, isso implica que as correntes que “entram” no amplificador operacional sejam nulas. Além disso, tem relação direta com a existência do terra virtual. Devido ao curto-circuito virtual, a tensão entreimage0075ff5c7f1_20211112091134.gif eimage0085ff5c7f1_20211112091134.gif é nula, ou seja,image0045ff5c7f1_20211112091134.gif é igual a zero.
Pergunta 2)
O uso de diversos tipos de circuitos com amplificadores nos mostra que eles podem ser utilizados para o desenvolvimento de controladores e circuitos para a filtragem ativa de dado sinal. No circuito apresentado a seguir, por exemplo, tem-se um circuito desenvolvido para a implementação de um controlador de ação proporcional. Observe a figura com atenção!
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Fonte: PERTENCE JR., 2007, p. 91.
PERTENCE JR., A. Amplificadores operacionais e filtros ativos. 6. ed. São Paulo: Bookman, 2007.
Dentro desse contexto, com base na configuração apresentada e nas informações expostas, acerca do circuito proposto, podemos afirmar que:
I. a tensão de saída é dada como image0465ff5c7f1_20211112091126.gif;
II. o sinal de tensão image0475ff5c7f1_20211112091127.gif corresponde, na prática, ao erro do controlador;
III. ao calcularmos a tensão de saída do controlador, obtemos image0485ff5c7f1_20211112091127.gif;
IV. a saída do controlador é dada pelo sinal do erro E.
Está correto o que se afirma em:
Resposta:
I e II.
Resposta correta: ao analisarmos o circuito completo, chegamos à conclusão, pela aplicação da Lei de Kirchhoff, que a tensão de saída é dada porimage0465ff5c7f1_20211112091127.gif. Além disso, a tensãoimage0475ff5c7f1_20211112091127.gif corresponde ao erro, enquantoimage0395ff5c7f1_20211112091127.gif, por exemplo, está relacionada à saídaimage0495ff5c7f1_20211112091128.gif.
Pergunta 3)
O projeto de um circuito amplificador pautará nas diferentes necessidades da carga a qual o circuito eletrônico estará associado, ao tipo de sinal que se deseja obter ao final do processo, entre outras premissas. Assim, suponha que seja necessário projetar um circuito amplificador capaz de operar com três entradas, a fim de se obter a tensão de saída image0255ff5c7f1_20211112091124.gif, considerando que seja utilizada para a realimentação um resistor de 10 kΩ.
A respeito desse projeto, com base em nossos estudos, é correto afirmar que:
Resposta:
o resistor de estabilização é resultado da série entre os resistores das fontes.
Resposta correta: trata-se de um circuito amplificador somador, já que desejamos uma resposta que depende do somatório das entradas. Além disso, geralmente se adota o resistor de estabilização (image0295ff5c7f1_20211112091125.gif) como o paralelo dos outros três associados às entradas com o de realimentação. Dessa maneira, tem-seimage0305ff5c7f1_20211112091125.gif//image0315ff5c7f1_20211112091125.gif//image0325ff5c7f1_20211112091126.gif//image0145ff5c7f1_20211112091126.gif = 10//10//5//2,5 = 1,25 kO. Por fim, o resistor de estabilização se faz necessário, associado ao terminal não inversor.
Pergunta 4)
Um seguidor de tensão, também conhecido como buffer, é um tipo especial de circuito amplificador que pode ser desenvolvido com amplificadores operacionais em geral. Esse tipo de circuito serve para realizar o isolamento entre diferentes estágios de um circuito eletrônico que possua circuito de potência em seu desenvolvimento, por exemplo. Os seguidores de tensão ainda podem ser aplicados no casamento de impedâncias.
Dessa forma, com base em nossos estudos sobre o seguidor de tensão, analise as afirmativas a seguir e a relação proposta entre elas.
I. O seguidor de tensão com amplificador operacional pode ser desenvolvido simplesmente pela ligação do terminal inversor com a saída
PORQUE
II. é esse tipo de realimentação que permite, na prática, a obtenção de um ganho de tensão unitário ao final, na saída do circuito.
Agora, assinale a alternativa correta.
Resposta:
A afirmativa I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa.
Resposta correta: de fato, há a ligação da saída do amplificador operacional nessa configuração, geralmente dada porimage0105ff5c7f1_20211112091141.gif, com o terminal inversor. Entretanto, é possível obter circuitos seguidores de tensão não somente com ganho unitário, mas controlando o ganho a partir de resistores pré-determinados.
Pergunta 5)
Certos tipos de circuitos eletrônicos, utilizando amplificadores operacionais, permite o desenvolvimento de uma fonte de tensão controlada por ela, por exemplo. Esse tipo de circuito é apresentado a seguir, denominado como filtro Sallen-Key, devido aos seus criadores. Ele possui ganho de tensão image0505ff5c7f1_20211112091122.gif, ou seja, o ganho depende diretamente dos resistores associados ao terminal inversor.
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Fonte: MALVINO; BATES, 2016, p. 822.
MALVINO, A. P.; BATES, D. J.  Eletrônica. Porto Alegre: AMGH, 2016. v. 2.
Com base nisso, analise o circuito apresentado anteriormente e assinale a alternativa correta quanto ao seu funcionamento.
Resposta:
O ganho de tensão é capaz de produzir maior realimentação.
Resposta correta: observa-se que, com o filtro Sallen-Key configurado dessa forma, é possível que o ganho de tensão (image0525ff5c7f1_20211112091122.gif) seja capaz de produzir uma realimentação positiva maior, que ocorre por meio do capacitor utilizado, impactando diretamente o valor Q do circuito.
Pergunta 6)
No projeto de um filtro ativo qualquer — independentemente de ser passa-baixa, passa-alta, passa-faixa ou rejeita-faixa —, deve-se considerar a atenuação que é necessária na transição e tolerância acerca de ondulações tanto na banda de passagem quanto na banda de corte (ou em nenhuma das duas), por exemplo. Dessa forma, existem possíveis metodologias que permitem as aproximações matemáticas precisas para entrega do filtro o mais próximo das características desejáveis.
Nesse sentido, considerando nossos estudos a respeito dos filtros ativos, analise as afirmativas a seguir e a relação proposta entre elas.
I. A aproximação Butterworth permite a obtenção de uma banda de passagem o mais contínua possível
PORQUE
II. nesse caso, as ondulações estarão presentes na banda de corte do filtro desejado.
Agora, assinale a alternativa correta.
Resposta:
A afirmativa I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa.
Resposta correta: a aproximação Butterworth permite, como principal vantagem, a obtenção de respostas contínuas com relação à variação do ganho em dB, tanto na banda de passagem quanto na de corte, independentemente do decaimento. Nese caso, destina-se a circuitos que não admitam ripples, por exemplo.
Pergunta 7)
De acordo com Malvinoe Bates (2016, p. 762), “Amplificadores monolíticos de instrumentação, como o AD620, encontram muitas aplicações no campo da instrumentação médica. Um exemplo dessas aplicações são circuitos utilizados para a construção do eletrocardiógrafo (ECG)”. Além disso, sabe-se que, quando nos referimos a amplificadores de instrumentação, é possível mencionar a respeito dos circuitos amplificadores especiais, que também fornecerão as mesmas características desses dispositivos.
MALVINO, A. P.; BATES, D. J.  Eletrônica. Porto Alegre: AMGH, 2016. v. 2.
Considerando os amplificadores de instrumentação e nossos estudos sobre o assunto, analise as afirmativas a seguir e a relação proposta entre elas.
I. Esse tipo de amplificador ou circuito amplificador possui as características de um amplificador diferencial otimizado
PORQUE
II. nesse caso, é possível obtermos vantagens, como alta impedância de entrada, baixo drift e alta razão de rejeição em modo comum.
Agora, assinale a alternativa correta.
Resposta:
As afirmativas I e II são proposições verdadeiras, e a II é uma justificativa da I.
Resposta correta: temos circuitos amplificadores diferenciais otimizados ou dispositivos otimizados, isso quando consideramos o desempenho em corrente contínua. Tal dado torna possível seu uso em diversas aplicações.
Pergunta 8)
Os amplificadores operacionais, também conhecidos como amp-ops, foram desenvolvidos ainda na década de 1940, a partir do uso de válvulas. Os dispositivos mais otimizados, porém, só foram possível a partir do uso de transistores, criados mais adiante. De acordo com Pertence Jr. (2007), o primeiro amp-op monolítico, em circuito integrado, por exemplo, foi lançado no ano de 1963 pela Fairchild, nos Estados Unidos.
PERTENCE JR., A. Amplificadores operacionais e filtros ativos. 6. ed. São Paulo: Bookman, 2007.
Assim, com base em nossos estudos a respeito dos amplificadores operacionais, analise as afirmativas a seguir.
I. O primeiro amp-op, embora já em CI, possui uma série de desvantagens, como baixa amplificação.
II. Um dos motivos que desmotivaram o uso do primeiro amp-op monolítico foi a necessidade de alimentações diferentes.
III. O µA741 foi bastante popular durante muito tempo, sendo um dos primeiros amplificadores operacionais.
IV. A maioria dos amplificadores operacionais é desenvolvida a partir de transistores de efeito de campo, os FETs.
Está correto o que se afirma em:
Resposta:
I e II.
Resposta correta: o primeiro amplificador operacional monolítico desenvolvido possuiu uma série de desvantagens, como baixo ganho, baixa impedância de entrada, entre outras. Além disso, nesse primeiro modelo eram previstas tensões diferentes para alimentação, contrariando os modelos simétricos atuais.
Pergunta 9)
Os circuitos amplificadores, juntamente com os denominados filtros ativos, foram desenvolvidos a partir de uma série de características criadas para os amplificadores operacionais ao longo do tempo. Outro ponto importante a se destacar é que há um bom tempo as características dos amplificadores do tipo 741 foram estabelecidas, sendo mantidas desde então, como de impedância de entrada e de saída.
Sendo assim, considerando essas informações técnicas e gerais sobre os amp-ops, é correto afirmar que:
Resposta:
demandam alta impedância de entrada, que é considerada idealmente como infinita.
Resposta correta: embora os primeiros amplificadores operacionais tenham sido desenvolvidos com baixa impedância de entrada, sabe-se que esta é, na prática, sempre em torno de vários mega ohms e, idealmente, infinita.
Pergunta 10)
Similarmente ao modo como obtemos outros circuitos amplificadores para realizar uma série de possíveis operações matemáticas — como soma, subtração e derivação —, é possível desenvolvermos um circuito eletrônico a partir do uso de um amplificador operacional, para cálculo da integral de dado sinal de entrada aplicado ao circuito. Além disso, existem estratégias que devem ser consideradas, como prever a descarga do capacitor e utilizar configurações de maior estabilidade.
Dessa forma, considerando nossos estudos sobre o amplificador integrador, analise as afirmativas a seguir e a relação proposta entre elas.
I. Um circuito integrador implementado na prática é formado por um resistor de entrada e um capacitor para a realimentação
PORQUE
II. trata-se da configuração que traz maior estabilidade para altas frequências.
Agora, assinale a alternativa correta.
Resposta:
As afirmativas I e II são proposições falsas.
Resposta correta: um circuito amplificador com amplificadores operacionais é implementado na prática com um resistor de entrada, aplicado ao terminal inversor e o paralelo resistor e capacitor para a realimentação. Prevê-se, ainda, um resistor aterrado para o terminal não inversor. Todo esse arranjo é justificado para conferir maior estabilidade em baixas frequências.