Amplificador Operacional com Realimentação

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ROTEIRO-RELATÓRIO LAB12-AMPLIFICADOR OPERACIONAL COM 
REALIMENTAÇÃO NEGATIVA: INVERSOR E NÃO INVERSOR 
 
1. Objetivo: Sedimentar as formas de alimentação do amplificador operacional pelo uso das conexões 
com realimentação negativa. 
 
1.1. Verificar as características elétricas do AmpOp real no modo com realimentação negativa. 
1.2. Verificar o comportamento da configuração Inversora e Não Inversora. 
 
2. Referencial teórico: 
2.1. Amplificadores Operacionais Antonio Pertence Junior – Makron Books 
2.2. Cap 8: Sistemas eletroeletrônicos. Gilvan A. Garcia, José Luiz A. Almeida. 
2.3. Cap 5: Projetos de circuitos analógicos. Sergio Franco. 
2.4. Cap 68, seção 31, p. 88: Fundamentos de engenharia. Michael R. Lindeburg. 
2.5. Texas Instruments: Op Amps for everyone. Ron Mancini 
2.6. Analog Devices: Op amp applications. Walter G. Jung 
 
3. Materiais: 
 
EXISTENTE NO LABORATÓRIO AQUISIÇÃO 
01 Fonte de alimentação DC variável 02 CI 741- amplificador operacional (datasheet 741) 
01 Osciloscópio digital com 2 pares pontas de prova 01 CI 358 - amplificador operacional (datasheet 358) 
01 Multímetro digital (MD) 04 Resistor de 47 kΩ ¼ W ou ½ W 
01 Gerador de funções DAWER ( como manuseá-lo aqui) 04 Resistor de 4,7 kΩ ¼ W ou ½ W 
01 Gerador de funções arbitrária POL-40 (manual de uso aqui) 01 Resistor de 1 MΩ ¼ W ou ½ W 
01 Protoboard 02 Resistor de 10 kΩ 
01 Cabo banana-banana-jacaré (formar a alimentação simétrica) 02 Capacitor cerâmica 100 nF 
 Pontas de prova B-B e B-J 
 jumpers 
 
4. Preparação: 
 
4.1. Identificação dos terminais do CI 358 ou do 741: 
4.1.1. Use o datasheet para identificar a função de cada um dos terminais. Anote as funções no espaço da Figura 1 
 
1=OFF N1 
2=IN- 
3=IN+ 
4=VCC- 
5=OFFSET N2 
6=OUT 
7=VCC+ 
8=NC 
 
Figura 1. Pinagem do CI 358 ou 741 e a indicação da correta fixação do CI no proto-board 
 
 
CI 741 
Posicionado sobre o sulco do proto-board. 
 
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/
https://web.mit.edu/6.101/www/reference/op_amps_everyone.pdf
https://www.eit.lth.se/fileadmin/eit/courses/etef15/Kursmaterial/Op_Amp_Applications_Handbook-Walt-Jung_2005.pdf
https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ua741.pdf
https://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm158-n.pdf
https://sites.google.com/view/elisanm/laborat%C3%B3rio-a001#h.p_59TJ2eoiT7eG
https://drive.google.com/file/d/1LsnijTwU9VnnLl5c0XHiXVxrIdm8prE1/view
 
 
 
4.2. Conexões para obtenção da alimentação para o amplificador operacional 
 
4.2.1. FONTE SIMÉTRICA: será obtida a partir da fonte de alimentação DC da bancada. 
A Figura 2 ilustra o aspecto das ligações que devem ser feitas. Para complementar a ligação da fonte para operar como 
fonte simétrica, pressione os botões para operar como modo série escravo segue o mestre. 
4.2.1.1. Para absorver ou amenizar ruídos provenientes da alimentação, são colocados capacitores de 
cerâmica desacoplamento de 100 nF o mais próximo possível do terminal de alimentação e GND. A 
equipe deverá incluir os capacitores na montagem. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(a) (b) 
Figura 2. (a) Diagrama eletrônico das conexões (b) ilustração das conexões usando a fonte do laboratório. 
 
4.2.1.2. ALIMENTAÇÃO SIMÉTRICA COM 1 FONTE: caso o total de fontes disponíveis no laboratório não 
seja suficiente para atender as equipes, será necessário obter a fonte simétrica a partir de uma fonte 
DC, usando os resistores para fazer o divisor de tensão. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4.2.2. FONTE UNIPOLAR: será obtida a partir da fonte de alimentação DC da bancada. 
 A Figura 3 ilustra o aspecto das ligações que devem ser feitas. O capacitor de desacoplamento também deve ser incluído. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(a) (b) 
 
Figura 3. (a) Diagrama eletrônico das conexões alimentação unipolar (b) ilustração das conexões usando a fonte do 
laboratório. 
 
 
4.2.3. CONFIGURAÇÃO INVERSORA E NÃO INVERSORA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ROTEIRO-RELATÓRIO LAB12-AMPLIFICADOR OPERACIONAL COM 
REALIMENTAÇÃO NEGATIVA: INVERSOR E NÃO INVERSOR 
 
Nome:BRUNO BALLA RA:2462532 ; BRUNO LUAN RA:2194961 
Data da realização da experiência: 24/05/23 
Data da entrega do relatório: 31/05/23 
Bancada 3 
5. Desenvolvimento da Prática: circuito 1 – Comparador Inversor com alimentação simétrica. 
 
5.1. Monte o circuito de acordo com a Figura 4. Utilize alimentação simétrica ±12V. 
5.1.1. Para esta montagem qual é o valor aproximado da tensão de saturação? 
Da teoria: máxima tensão de saída que o ampop pode fornecer e está vinculada à tensão de alimentação.+ 
Vsat=12v - Vsat=-12v 
 
5.2. Inclua o número correspondente ao nome dos terminais do CI. 
5.3. EVITE O USO DE JUMPERS. 
5.4. Certifique-se do valor prático do R1 e Rf, pois estão relacionados com o ganho!! Meça-os!! 
R1 = 4,7 k =4650 Rf = 47 k= 46,8k RL= 1 M 
 
Vin = gerador de funções ajustado entre onda senoidal 100 mVpp a 200 mVpp, frequência = 1 kHz. 
 
5.5. Calcule o ganho teórico e tensão de saída esperada utilizando os valores medidos dos resistores: 
𝑨𝒗 =
𝑹𝒇
𝑹𝟏
=
 𝟒𝟕𝒌 
𝟒, 𝟕𝒌
= 𝟏𝟎 𝑽𝒐𝒖𝒕 𝒆𝒔𝒑𝒆𝒓𝒂𝒅𝒐 𝒑𝒑 = 𝑨𝒗. 𝑽𝒊𝒏 = 𝟏𝟎 ∗ 𝟎, 𝟏 𝑽 = 𝟏𝑽 
𝑽𝒐𝒖𝒕𝒆𝒔𝒑𝒆𝒓𝒂𝒅𝒐𝒓𝒎𝒔 = 𝑨𝒗. 𝑽𝒊𝒏 𝒓𝒎𝒔 = 𝟏𝟎 ∗ 
 
V 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4: Esquema para a montagem do circuito1 INVERSOR com alimentação simétrica. 
 
5.5.1. Após conferência das conexões, energize o circuito e meça as tensões solicitadas a seguir usando um MDAC. 
Qual é a natureza da medida que será feita com o multímetro (pico, pico a pico, média, eficaz)?Tensão eficaz 
(RMS). 
A Figura 5 auxilia em relembrar que as medidas realizadas com o instrumento selecionado em corrente alternada (CA) 
são os valores notáveis denominado por EFICAZ ou RMS, que apresenta para formas senoidais a relação 
Vp = (√2)Vrms 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5: Revisão da relação entre Vp e Vrms para formas de onda senoidais. 
 
 
 
 
 
 
Vd 
 
 
5.5.2. Medidas com o MDAC – valores eficazes: 
Vin = 0,035V VR1 =0,035V VRf = 0,357V Vo=VRL=0,358V 
Vout=0,358V Vd=VZX = tensão diferencial= 0,96V 
 
5.5.3. Calcule o ganho prático (medição MD) pela relação entre as tensões Vout/Vin obtidas pela medida com o MDAC: 
Vin_rms =0,035/√2 = 25mV Vout_rms=0,358/√2= 253mV 
 
𝑨𝒗 =
𝑽𝒐𝒖𝒕 𝒓𝒎𝒔
𝑽𝒊𝒏 𝒓𝒎𝒔
=
 𝟎,𝟐𝟓𝟑 
𝟎,𝟎𝟐𝟓
= 10,12 
 
 
5.5.4. Use o osciloscópio digital para monitorar as tensões Vi(CH1) e Vo(CH2). Faça o print da tela do scope com as informações 
da coluna medidas com os valores: VinppCH1, Vin_rmsCH1, VoutppCH2, Vout_rmsCH2 e Frequência CH2 
 
Vin pico-a-pico= 132mV 
Vin rms= 36,4mV 
Vout pico-a-pico=1,06V 
Vout rms= 372mV 
 
 
 
 
5.5.5. Calcule o ganho prático usando os valores pico-pico a partir dos dados obtidos pela medida tensão de pico a 
pico indicada pelo scope. 
O amplificador operacional ampliou 10 vezes o sinal. 
 
 
5.5.6. Houve inversão de fase? Justifique. 
Sim, pois foi conectado na entrada inversora do amplificador. 
 
 
 
5.5.7. Calcule a corrente no R1 e no Rf. Justifique os valores obtidos. 
 
Vrf = 0,357V Rf = 47k I = V/R = 0,357/47k = 7,59574 µA 
Vr1 = 0,035 R1 = 4,7k I=V/R = 0,035/4700 = 7,44681 µA 
 
5.5.8. Informe o valor da tensão VZX=Vd = tensão diferencial. O valor obtido está na faixa de valores esperados? 
Realize uma breve análise sobre o significado deste parâmetro e a intensidade do valor obtido. 
 
O valor da tensão diferencial (Vd) obtido é de 0,75 mV, que está dentro da faixa esperada. A tensão diferencial representa a 
diferença de potencial nos terminais de entrada do amplificador operacional. Um valor baixo indica um bom desempenho 
do amplificador. A tensão diferencial é uma medida importante para avaliar a qualidade do amplificador operacional e sua 
capacidade de minimizar desvios indesejados nos sinais de entrada. 
 
5.6. Nesta etapa, mantemos aalimentação simétrica, mesmos resistores, porém a tensão Vin será aumentada com a 
intensão de levar a saída do AmpOp à saturação, que conforme o item 5.1.1, para esta montagem está na faixa de 
3,1V. 
5.6.1. Aumente gradativamente a tensão Vin e acompanhe o resultado no display do osciloscópio. 
5.6.2. Quando a saída saturar, tire uma foto do gerador de funções ao lado do osciloscópio, de maneira que os dois 
equipamentos estejam enquadrados, com os valores visualizáveis. 
 
 
 
5.6.3. Anote o valor de Vin e o Vout para a condição em análise. 
Vin = 3,28V Vout = Vsat = 21,4V 
O Vsat é positivo ou negativo? Justifique: 
Positivo. A tensão de entrada (Vin) é aumentada gradualmente até que a saída do amplificador operacional 
(AmpOp) sature. Quando isso acontece, a tensão de saída (Vout) atinge o valor máximo que o AmpOp pode 
fornecer, próximo à tensão de alimentação positiva (Vcc+). No caso específico mencionado, quando Vin atinge 
3,28V, Vout é igual a 21,4V, indicando que o AmpOp está operando em saturação positiva. Isso significa que o 
Vsat é positivo. 
 
 
 
 
 
 
6. Desenvolvimento da Prática: circuito 2 – Comparador Inversor com alimentação unipolar 
 
6.1. Mantenha as conexões dos terminais V+ e V- do CI, porém alimente-o de forma unipolar, conforme indica a Figura 
3. Repita o desenvolvimento. 
 
6.1.1. Energize o circuito e meça a tensão usando um MDAC em: 
Vin = 53mV VR1 = 31,3mV VRf =396mV Vo=VRL=303mV 
Vd=VZX =27mV Vout=303mV 
6.1.2. Calcule o ganho prático utilizando o módulo dos valores máximos da saída e da entrada. Apresente o 
desenvolvimento : 
𝑨𝒗 =
|𝑽𝒐𝒖𝒕 𝒎𝒂𝒙|
|𝑽𝒊𝒏 𝒎𝒂𝒙|
=
 𝟑𝟎𝟑𝒎 
𝟓𝟑𝒎
= 𝟓, 𝟕𝟏 
 
 
6.1.3. Use o osciloscópio digital para monitorar as tensões Vi e Vo. Faça o print da tela do scope com as informações 
da coluna MEDIDAS visível. 
 
Vin pico-a-pico=172mV 
Vin rms= 52,9mV 
Vout pico-a-pico=800mV 
Vout rms= 382mV 
 
 
6.1.4. Calcule o ganho prático a partir dos dados obtidos pela tensão de pico a pico indicada pelo scope. 
 
800m/172m = 4,65 
 
6.1.5. Houve inversão de fase? Justifique. Há relação entre a alimentação do ampop com a natureza da sua 
configuração (topologia)? 
Houve inversão de fase, pois a configuração é uma configuração inversora. Nesse circuito usamos a 
alimentação unipolar fazendo com que a onda da saída não tenha a parte negativa da onda. 
 
6.1.6. Calcule a corrente no R1 e no Rf. Justifique os valores obtidos. 
IR1 = VR1/R1 = 31,3m / 4,7k = 6,66µA. 
IRf = VRf / Rf = 396m / 46,2k = 8,57µA. 
 
 
6.1.7. Apresente um parecer a respeito dos efeitos da alimentação unipolar no sinal de saída. 
Por ser uma alimentação unipolar o sinal de saída não tem a onda na parte negativa por causa da falta 
de uma polarização negativa na alimentação que resulta em um nível DC (corrente contínua). 
 
 
7. Desenvolvimento da Prática: circuito 3 – Comparador Não Inversor com alimentação simétrica 
 
7.1. UTILIZE UM NOVO CI 741 OU O 2º AMP OP DO CI 358 com outro conjunto de resistores, pois a intenção ao final 
é interligar os dois estágios. 
7.2. Caso esteja usando o 741, posicione o CI na matriz de forma que tanto a alimentação do CI, bem como o terminal 
da entrada do sinal VGf, Vin, Vout possam ser acessados com a menor quantidade de jumpers. 
7.3. Nesta montagem será verificada a operação do circuito indicado não inversor com alimentação simétrica 12 V 
indicado na Figura 6. 
Mantenha os valores para R1, Rf e RL. Nesta configuração a entrada Vin será um sinal senoidal obtido através do 
gerador de funções entre 100 e 200 mVpp, 1kHz. 
 
 
 
 
 
 
Figura 6: circuito não inversor com realimentação negativa. 
 
7.3.1. Calcule o ganho teórico: Av= vout/vin = 1,18V/0,130V 
 
7.3.2. Após conferência das conexões, energize o circuito e meça a tensão usando um MDAC em: 
Vin = 0,035V Vd = 0,075V Vout=0,398V 
 
7.3.3. Ainda com o MDAC meça a tensão sobre o resistor R1 e Rf: 
VR1 = 0,035V VRf =0,36V 
 
7.3.4. Calcule a corrente no R1 e no Rf. Justifique os valores obtidos. Compare com os valores obtidos na prática do 
circuito 1 e circuito 2 e emita um parecer técnico. 
Ir1 = VR1/R1 = 0,035/4700 = 7,4468 µA Irf = VRF/RF = 0,36/47K = 7,65957 µA 
7.3.5. Calcule o ganho prático (fica à critério qual valor notável usar no cálculo): 
Vout/vin = 0,398V/0,035V = 11,37 
7.3.6. Use o osciloscópio digital para monitorar as tensões Vin e Vout. Faça o print da tela do scope com as informações 
da coluna MEDIDAS. 
 
Vin pico-a-pico=118mV 
Vin rms= 36,7mV 
Vout pico-a-pico=1,18V 
Vout rms=400mV 
 
Vd 
 
 
7.3.7. Calcule o ganho prático a partir dos dados obtidos pela tensão de pico a pico indicada pelo scope. 
Vppout/ Vppin = 1,18V/0,130V = 9,08 
 
7.3.8. Houve inversão de fase? Justifique. 
 
Não houve, pois a conexão foi realizada na saída não-inversora do amplificador. 
 
8. Questionário 
 
1) O que foi observado nas intensidades das correntes dos circuitos 1 e 3? Justifique utilizando a teoria como base de 
pesquisa. 
Nas correntes dos circuitos 1 e 3, as correntes nos resistores R1 e Rf são da mesma ordem de 
grandeza. Isso ocorre devido à configuração do amplificador operacional e à escolha adequada 
dos valores dos resistores. No circuito inversor (circuito 1), a corrente no Rf é maior que a 
corrente no R1 devido à amplificação da tensão de saída. No circuito não-inversor (circuito 3), a 
corrente no R1 é baixa devido à realimentação negativa aplicada. O balanceamento das correntes 
é importante para o correto funcionamento dos circuitos. 
 
2) Obtenha a expressão que define a razão entre valor de P1 e P2 para que a tensão de saída seja o triplo da diferença 
entre a tensão V2 e V1 para o circuito abaixo. 
 
 
 
 
 
 
Vout = -(V1-V2)*Av 
Av seria P2/P1 
Vout = -(V1 - (V2P2/P1+P2))*(P2/P1) 
Vout = -(V1 - (V2P2/P1+P2))*(P2/P1) 
(P1/P2) = (3*(V2-V1)) / (V1-((V2*P2)/(P1+P2))) 
 
 
 
 
 
 
 
 
3) Qual a faixa de ajuste de ganho de tensão, em dB, para o circuito abaixo? 
Dados: P1= 5k , R1=1k e RF=20k . Respostas: AV(dB) = 10,45 a 26,02 dB. 
 
 
 
 
 
 
 
4) Qual é a tensão de saída do somador da estrutura abaixo.