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Atividade Prática Maicon Estevan da Rosa RU 4389805 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS EXPERIÊNCIA 1: Retificador de meia onda Explicação do Funcionamento do Circuito: Quando a tensão AC de 220V da rede entra no circuito, ela é reduzida para 12V AC pelo transformador. Esta tensão AC entra no circuito e passa pelo diodo 1N400X, que bloqueia a metade negativa do ciclo, permitindo apenas a passagem da metade positiva. Justificação da Forma de Onda de Saída: A forma de onda de saída é uma série de pulsos positivos porque o diodo bloqueia a metade negativa do sinal de entrada AC. A pequena queda de tensão no pico da onda de saída é devido à queda de tensão no diodo. Tabela 1: Sinais de entrada e saída de um retificador de meia onda. Parâmetro 𝒗𝒊 𝒗𝒐 Tensão pico a pico [V] 49 23.8 Frequência [Hz] 60 60 Tabela 2: Curva de transferência de um retificador de meia onda. 𝒗𝒊 𝒗𝒐 -24,2 0 -14,2 0 0 0 12,2 12,2 24,5 23,1 Com os dados da tabela monte o gráfico da curva de transferência. Figura 1: Gráfico curva de transferência Figura 2: Montagem do circuito. Figura 3: Tela Osciloscópio. 0 5 10 15 20 25 -30 -20 -10 0 10 20 30 𝒗𝒐 EXPERIÊNCIA 2: Retificador de onda completa Funcionamento do Circuito: O transformador reduz a tensão AC para 12V AC. Dois diodos retificam a tensão, permitindo a passagem da corrente através da carga durante ambos os ciclos da tensão AC, resultando em uma saída de tensão DC pulsante. Forma de Onda de Saída: A forma de onda é uma tensão contínua pulsante que varia entre 0V e a tensão de pico retificada. O circuito de retificação de onda completa converte a tensão AC em uma forma de onda pulsante DC, que pode ser suavizada com um capacitor se necessário. Tabela 3: Sinais de entrada e saída de um retificador de meia onda. Parâmetro 𝒗𝒊 𝒗𝒐 Tensão pico a pico [V] 48.8 23.4 Frequência [Hz] 60 120 Tabela 4: Curva de transferência de um retificador de meia onda. 𝒗𝒊 𝒗𝒐 -24,2 24.2 -14.2 14.2 0 0 14.2 14.2 22.2 22.2 Com os dados da tabela monte o gráfico da curva de transferência. Figura 4: Gráfico curva de transferência Figura 5: Montagem do circuito. Figura 6: Tela Osciloscópio. -5 0 5 10 15 20 25 -30 -20 -10 0 10 20 30 𝒗𝒐 EXPERIÊNCIA 3: Amplificador Operacional Os amplificadores apresentados na Figura 7 serão testados por separado. O amplificador operacional deverá ser alimentado com 𝑉𝐶𝐶 = 12𝑉 e −𝑉𝐸𝐸 = −12𝑉. (0,5p) Para o amplificador inversor (Figura 6(a)), calcular 𝑅1 e 𝑅2 de tal forma que o circuito tenha um ganho de tensão 𝐴𝑉 = −2. (0,5p) Para o amplificador não inversor (Figura 6(b)), calcular 𝑅1 e 𝑅2 de tal forma que o circuito tenha um ganho de tensão 𝐴𝑉 = 4. Para os dois circuitos: o Adotar os resistores necessários e calcular os outros em função deles. o Para os resistores calculados, adotar o resistor de valor comercial mais próximo. Sugestão adotar 𝑅1 = 1𝑘Ω Amplificador inversor AV= R2/R1 -2 =R2/1 R2= 2K CALCULADO R2= 2K COMERCIAL ( IREI UTILIZAR 2.2K POR NAO POSSUIR DE 2K) Amplificador não inversor AV= R2/R1 4 =1+R2/R1 4-1=R2/R1 3*1=R2 R2= - 3K CALCULADO R2= 2,2K COMERCIAL (a) (b) Figura 7: (a) Amplificador inversor. (b) Amplificador não inversor. Métodos Para os dois circuitos 1. Separe os seguintes materiais: a. Protoboard b. Gerador de funções c. Osciloscópio d. 2 Fontes de alimentação e. 1 Amplificador operacional UA741 (pode ter outro nome como LM741, o que importa é o número 741) f. Resistores calculados no projeto Figura 8: Amplificador inversor – montagem do circuito. Figura 9: Amplificador não inversor montagem do circuito e colocação das pontas do osciloscópio. 2. Para realizar a tarefa siga o passo a passo indicado nos vídeos a seguir: Amplificador inversor: https://youtu.be/FwNEiwguIdU Pino 1 Amplificador não inversor: https://youtu.be/8yOD3sek28I 3. Conteúdo dos vídeos: a. Montagem do circuito b. Uso dos equipamentos de medição c. Passo a passo para preenchimento da Tabela 5 4. Para usar o gerador de funções veja o vídeo da página 5** 5. Coloque no relatório imagens da tela do osciloscópio mostrando os sinais de entrada e saída. a. Deverá ser apresentado um gráfico para cada circuito. b. Em cada gráfico deverá ser especificado a qual circuito ele pertence. c. Para os dois amplificadores Varie o formato e forma de onda e frequência do sinal de entrada e verifique o sinal de saída. A resposta do sistema é linear? Por quê? Pesquise. Para sinais dentro da faixa de operação do amplificador e com uma amplitude que não leva o amplificador à saturação, o sistema deve responder de maneira linear, preservando a forma do sinal (senoidal, triangular ou quadrada) com a amplificação adequada. No entanto, à medida que a frequência do sinal aumenta ou a amplitude se aproxima dos limites do amplificador, a linearidade pode ser comprometida devido a limitações de resposta em frequência e saturação. Pesquise na teoria. O que acontece com o sinal de saída se o sinal de entrada é grande? Por quê? O que acontece com o sinal de saída se o sinal de entrada é grande? Saturação: Se o sinal de entrada for grande o suficiente, a tensão de saída pode atingir o limite de saturação do amplificador operacional. Isso ocorre porque os amplificadores operacionais têm uma tensão máxima de saída limitada pela tensão de alimentação. Se o ganho do amplificador multiplicar o sinal de entrada a um nível que excede essa tensão máxima, a saída ficará "cortada" ou saturada, e não aumentará mais, mesmo que o sinal de entrada continue a aumentar. Distorsão: Quando o amplificador entra em saturação, a forma de onda de saída não segue mais linearmente o sinal de entrada. Isso leva à distorção do sinal, já que partes da onda são "achatadas" quando atingem os limites de saturação. Usando os valores de pico a pico dos sinais de entrada e saída calcule o ganho de tensão 𝐴𝑉 = 𝑣𝑜 e preencha a Tabela 5. 𝑣𝑖 Eletrônica Analógica Prof. Eng. Viviana R. Zurro MSc. EaD-LabModelo 9 Compare o ganho medido com o ganho calculado e explique o resultado. Pode ser ligeiramente diferente, explique por quê. Comparação entre o Ganho Medido e o Ganho Calculado: Ganho Calculado O ganho de um amplificador, seja ele inversor ou não inversor, é calculado com base nos valores dos resistores no circuito. Para um amplificador operacional: O ganho medido é obtido experimentalmente, aplicando um sinal de entrada conhecido ao amplificador e medindo a tensão de saída. O ganho medido é então dado por: Comparação e Possíveis Diferenças Tolerância dos Componentes: Os resistores têm uma tolerância que pode causar pequenas variações nos valores reais em comparação com os valores nominais. Por exemplo, um resistor com 5% de tolerância pode variar ±5% em relação ao valor nominal. Isso pode causar uma pequena diferença entre o ganho calculado (que assume resistores ideais) e o ganho medido. Imprecisões do Op-Amp: Desvio de Offset: A tensão de offset de entrada do amplificador operacional pode causar um desvio na saída, especialmente em amplificadores de alto ganho, o que pode afetar o ganho medido. Impedância de Entrada e Saída: A impedância de entrada e a impedância de saída do op-amp não são ideais. Estas não-idealidades podem introduzir pequenas discrepâncias entre o ganho teórico e o medido. Eletrônica Analógica Prof. Eng. Viviana R. Zurro MSc. EaD-LabModelo 1 0 Ganhos em Frequências Altas: Em frequências muito altas, o ganho do amplificador operacional tende a diminuirdevido às limitações de banda passante do op-amp, causando uma diferença entre o ganho calculado (em DC ou baixas frequências) e o ganho medido (em alta frequência). Erro de Medição: Instrumentos de medição, como multímetros e osciloscópios, também possuem suas próprias tolerâncias e incertezas, que podem introduzir pequenas diferenças no valor medido em comparação com o valor teórico. Variação na Fonte de Alimentação: Pequenas flutuações na tensão de alimentação do op-amp podem afetar o ganho medido. Se a fonte de alimentação não for perfeitamente estável, o ganho real pode variar ligeiramente, especialmente em condições de carga variável. Resumo: O ganho medido pode diferir ligeiramente do ganho calculado devido à tolerância dos componentes, imprecisões intrínsecas do amplificador operacional, limitações da frequência de operação e possíveis erros de medição. Esses fatores são inerentes ao uso de componentes reais, que nunca são perfeitamente ideais como em cálculos teóricos. Tabela 5: Ganho de tensão de amplificadores na configuração de inversor e não inversor (ver vídeos para saber como completar a tabela). Inversor Não inversor 𝑨𝑽 calculado 𝑨𝑽 medido 𝑨𝑽 calculado 𝑨𝑽 medido 2,0 2,09 -3,0 -3,7