Relatório 3

Prévia do material em texto

Experiência 3 - Amplificadores 
Operacionais - Slew Rate 
 
 
 
Instituto Federal de Santa Catarina 
Campus Florianópolis 
Departamento Acadêmico de Eletrônica 
CST em Sistemas Eletrônicos 
Amplificadores Operacionais 
Matias De Andrea 
 
 
 
 
Novembro, 2013 
 
Sumário de Figuras 
2 
 
 
Figura 1 - Diagrama de um amplificador operacional ................................................ 11 
Figura 2 - Demonstração de terra virtual ................................................................... 12 
Figura 3 - Demonstração de um curto-circuito virtual ................................................ 13 
Figura 4 - Representação do AMPOP sem realimentação ........................................ 14 
Figura 5 - Imagem com AMPOP utilizando realimentação positiva ........................... 14 
Figura 6 - Imagem com AMPOP utilizando realimentação negativa ......................... 15 
Figura 7 - Gráfico de saturação de AMPOP comum ................................................. 16 
Figura 8 - Exemplo de diagrama de blocos ............................................................... 16 
Figura 9 - Efeito Slew rate - Sinal quadrado .............................................................. 18 
Figura 10 - Exemplo de slew rate - Sinal senoidal .................................................... 19 
Figura 11 - Amplificador inversor ............................................................................... 20 
Figura 12 - Função de transferência do amplificador inversor .................................. 20 
Figura 13 - Amplificador não-inversor ....................................................................... 21 
Figura 14 - Função transferência amplificador não inversor...................................... 21 
Figura 15 - Circuito seguidor de tensão com LM324 ................................................. 22 
Figura 16 – Resultado do circuito no osciloscópio do simulador Proteus .................. 23 
Figura 17 - Resultado do circuito no osciloscópio digital ........................................... 23 
Figura 18 - Circuito seguidor de tensão com LM741 ................................................. 24 
Figura 19 – Resultado do circuito no osciloscópio do simulador Proteus .................. 25 
Figura 20 - Resultado do circuito no osciloscópio digital ........................................... 25 
Figura 21 - Circuito seguidor de tensão com LM311 ................................................. 26 
Figura 22 – Resultado do circuito no osciloscópio do simulador Proteus .................. 27 
Figura 23 - Resultado do circuito no osciloscópio digital ........................................... 27 
Figura 24 - Resultado do circuito com capacitor no osciloscópio digital .................... 28 
Figura 25 - Circuito com LM741 no simulador Proteus Ganho 1 ............................... 29 
3 
 
 
Figura 26 - Resultados com LM741 e 60KHz de frequência ..................................... 30 
Figura 27 - Resultado com LM741 e 100KHz de frequência ..................................... 31 
Figura 28 - Resultado com LM741 e 150KHz de frequência ..................................... 31 
Figura 29 - Resultados com LM741 e 300KHz de frequência ................................... 31 
Figura 30 - Resultados com LM741 e 1.2MHz de frequência ................................... 32 
Figura 31 - Circuito com LM741 no simulador Proteus Ganho 4 ............................... 33 
Figura 32 - Resultados com LM741 e 20KHz de frequência ..................................... 34 
Figura 33 - Resultados com LM741 e 30KHz de frequência ..................................... 34 
Figura 34 - Resultados com LM741 e 40KHz de frequência ..................................... 34 
Figura 35 - Resultados com LM741 e 80KHz de frequência ..................................... 35 
Figura 36 - Resultados com LM741 e 300KHz de frequência ................................... 35 
Figura 37 - Circuito com LM741 no simulador Proteus Ganho 11 ............................. 36 
Figura 38 - Resultados com LM741 e 5KHz de frequência ....................................... 37 
Figura 39 - Resultados com LM741 e 10KHz de frequência ..................................... 37 
Figura 40 - Resultados com LM741 e 20KHz de frequência ..................................... 37 
Figura 41 - Resultados com LM741 e 80KHz de frequência ..................................... 38 
Figura 42 - Resultados com LM741 e 160KHz de frequência ................................... 38 
Figura 43 - Circuito com LM324 no simulador Proteus Ganho 1 ............................... 39 
Figura 44 - Resultados com LM324 e 20KHz de frequência ..................................... 40 
Figura 45 - Resultados com LM324 e 160KHz de frequência ................................... 40 
Figura 46 - Resultados com LM324 e 300KHz de frequência ................................... 40 
Figura 47 - Resultados com LM324 e 600KHz de frequência ................................... 41 
Figura 48 - Circuito com LM324 no simulador Proteus Ganho 4 ............................... 42 
Figura 49 - Resultados com LM324 e 20KHz de frequência ..................................... 42 
Figura 50 - Resultados com LM324 e 25KHz de frequência ..................................... 43 
4 
 
 
Figura 51 - Resultados com LM324 e 30KHz de frequência ..................................... 43 
Figura 52 - Resultados com LM324 e 40KHz de frequência ..................................... 43 
Figura 53 - Resultados com LM324 e 170KHz de frequência ................................... 44 
Figura 54 - Circuito com LM324 no simulador Proteus Ganho 11 ............................. 45 
Figura 55 - Resultados com LM324 e 10KHz de frequência ..................................... 46 
Figura 56 - Resultados com LM324 e 15KHz de frequência ..................................... 46 
Figura 57 - Resultados com LM324 e 20KHz de frequência ..................................... 46 
Figura 58 - Resultados com LM324 e 70KHz de frequência ..................................... 47 
Figura 59 - Resultados com LM324 e 300KHz de frequência ................................... 47 
 
 
5 
 
 
 
Sumário 
1. Introdução ............................................................................................................ 7 
2. Objetivo ................................................................................................................ 8 
3. Desenvolvimento .................................................................................................. 9 
3.1. Procedimentos gerais: .................................................................................... 9 
3.1.1 Materiais utilizados .................................................................................. 9 
3.2. Conceitos teóricos sobre amplificadores operacionais................................. 10 
3.2.1. Terra virtual e curto-circuito virtual ......................................................... 11 
3.2.2. Circuitos com AMPOP ........................................................................... 13 
3.2.3. Saturação .............................................................................................. 15 
3.2.4. Função de Transferência ....................................................................... 16 
3.2.5. Slew Rate .............................................................................................. 17 
3.2.6. Montagens básicas com amplificadores operacionais ........................... 19 
3.3. Analise dos Circuitos Propostos ................................................................... 22 
3.3.1. Slew Rate – Parte 1...............................................................................223.3.1.1. LM324...............................................................................................22 
 3.3.1.2. LM741...............................................................................................24 
 3.3.1.3. LM311...............................................................................................26 
3.3.2. Reposta Ganho x Frequência – Parte 2................................................29 
3.3.1.1. LM741...............................................................................................29 
a. Ganho 1...................................................................................................29 
b. Ganho 4...................................................................................................33 
c. Ganho 11.................................................................................................36 
6 
 
 
3.3.1.1. LM324...............................................................................................39 
a. Ganho 1...................................................................................................39 
b. Ganho 4...................................................................................................41 
c. Ganho 11.................................................................................................45 
4. Considerações Finais ......................................................................................... 49 
5. Referencias ........................................................................................................ 50 
6. Anexos ............................................................................................................... 51 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7 
 
 
 
1. Introdução 
Os amplificadores operacionais são uns dos circuitos integrados mais utilizados 
no meio eletrônico. A sua função é apresentar certa porcentagem de ganho de 
tensão na saída, referente à tensão de entrada. Isto pode ter múltiplas utilidades e 
derivações na eletrônica. 
No relatório a seguir, falaremos sobre a experiência na qual abordamos 
diferentes questões sobre a utilização de circuitos com diferentes características, 
mas com amplificadores operacionais como a base dos mesmos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8 
 
 
 
2. Objetivo 
Nossa principal meta é a projeção e analise de circuitos que tenham como 
circuitos base os amplificadores operacionais, entre eles o modelo de AMPOP 
inversor e não inversor. 
Após isto, também se irá comparar os diferentes resultados teóricos, simulados 
e práticos, obtidos através desta experiência. 
Por último, e não menos importante, a aquisição de conhecimento dos 
amplificadores operacionais por meio da mesma atividade. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 
 
 
 
3. Desenvolvimento 
3.1. Procedimentos gerais: 
 
Após a detalhada interpretação das atividades a serem realizadas, começamos 
a dimensionar os valores dos diferentes resistores que serão usados para conceber 
o nosso circuito. Tendo os valores dos elementos que vão ser utilizados, 
prosseguiremos com a simulação do circuito no software “Proteus1” para, por último, 
realizar a montagem na matriz de contato com os diferentes componentes. 
Todos os valores requisitados nas atividades terão que ser anotados e até em 
alguns casos medidos através de equipamentos de laboratório, para no fim serem 
comparados. 
3.1.1 Materiais utilizados 
 Resistores de 3,9K Ω 
 Resistores de 100 Ω 
 Resistores de 10K Ω 
 Resistores de 1K Ω 
 Resistores 3k3 Ω 
 Resistores 10M Ω 
 Amplificador operacional LM741 
 Amplificador operacional LM324 
 Amplificador operacional LM311 
 Osciloscópio digital Tektronix TDS 1001C-EDU 
 Gerador de funções Minipa MFG-4201A 
 Fontes de tensão Instrutherm 
 Jumpers 
 
1
Proteus: Software de Design Suite da empresa Labcenter Electronics Ltd. (1988) 
10 
 
 
 
3.2. Conceitos teóricos sobre amplificadores operacionais 
 
O amplificador operacional ou simplesmente AMPOP, foi introduzido na década 
de 40, inicialmente com objetivo de realizar operações matemáticas, necessárias à 
computação analógica. Em aproximadamente cinco décadas, o AMPOP sofreu 
inúmeras melhorias, ganhando assim, posição de destaque entre os componentes 
eletrônicos. Este grande sucesso deve-se à grande variedade de circuitos, 
executando as mais variadas funções, com um único circuito integrado e poucos 
componentes externos. Hoje, o mercado disponibiliza milhares de amplificadores 
operacionais de baixo custo, altamente confiáveis e o mais importante, praticamente 
pronto para o uso. 
Na teoria, existe o que é chamado de amplificador operacional ideal. Este tipo 
de circuito só é valido para a teoria e tem as seguintes características: 
 Ganho de tensão diferencial infinito 
 Ganho de tensão de modo comum igual a zero 
 Tensão de saída nula para tensão de entrada igual a zero 
 Impedância de entrada infinita 
 Impedância de saída igual a zero 
 Faixa de passagem infinita 
 Deslocamento de fase igual a zero 
 Deriva nula da tensão de saída para variações de temperatura 
Na prática, as limitações dos amplificadores operacionais são muitas, 
ocorrendo, entretanto, um contínuo aperfeiçoamento das características dos 
mesmos pelos seus fabricantes. 
 
11 
 
 
 
Um amplificador analógico é sempre representado como um triângulo em que 
um dos vértices é a saída. A figura 1 mostra o diagrama esquemático de um 
Amplificador Operacional com seu modelo mais usual, onde se vê uma resistência 
de entrada (Rin) e um circuito de saída representado pelo equivalente Thévenin. 
Neste esquema, a fonte GVin é dependente da corrente através de Rin, e Rout 
representa a impedância de saída do amplificador. 
 
 
V+ = Entrada não inversora 
V- = Entrada inversora 
Vout = Saída 
Vs+ = +Vcc 
Vs- = -Vcc 
 
 
 
3.2.1. Terra virtual e curto-circuito virtual 
 
Existem duas características dos AMPOP’s que são geradas ao criar um 
circuito com este componente. O nome dado a elas é terra virtual e curto circuito 
virtual, que resumidamente quer expressar função do curto circuito e do terra reais, 
mas indicando que estes são apenas imaginários. 
 
Figura 1.0 - Diagrama de um amplificador operacional Figura 1 - Diagrama de um amplificador operacional 
12 
 
 
 
3.2.1.1. Terra Virtual 
Como já sabemos, o terra real ocorre quando um ponto é ligado ao GND. Mas 
a terra virtual acontece quando a entrada não inversora do circuito é conectada ao 
referencial do circuito. Para verificar este fato, basta medir com um voltímetro DC a 
tensão de entrada com relação a referencia e irá se verificar o que realmente 
acontece. Na figura 2 se apresenta a simulação deste caso. 
 
Figura 2 - Demonstração de terra virtual 
 
3.2.1.2. Curto circuito 
 
 Um curto-circuito real é uma ligação de baixa impedância entre dois pontos de 
potencias diferentes. O curto-circuito virtual produzido pelo AMPOP, a ddp entre as 
entradas é de 0V e a corrente é no valor de 0A pela alta impedância da entrada. Na 
figura 3, se apresenta uma imagem com a anterior afirmação. 
 
13 
 
 
 
Figura 3 - Demonstração de um curto-circuito virtual 
 
3.2.2. Circuitos com AMPOP 
 
O AMPOP isoladamente executa poucas funções. Os elementos externos 
como resistores, capacitores e diodos é que determinarão o comportamento do 
circuito. Basicamente, podemos afirmar que quase todos os circuitos derivam de 
uma de suas configuraçõesbásicas. A seguir apresentaremos resumidamente estes 
circuitos básicos. 
3.2.2.1 Sem realimentação 
 
Nesta configuração o amplificador operacional e utilizado sem nenhum 
componente externo, ou seja, o ganho é estipulado no datasheet pelo fabricante. 
Sendo assim, tende a saturar com valores um pouco inferiores a +V e –V. A seguir a 
figura 4 que representa o circuito. 
14 
 
 
 
Figura 4 - Representação do AMPOP sem realimentação 
 
3.2.2.2 Realimentação positiva 
 
Na realimentação positiva, a saída do AMPOP é conectada à entrada não 
inversora do mesmo. O objetivo deste circuito é basicamente controlar a tensão 
amplificada. Ainda que com algumas deficiências como instabilidades, este circuito 
tem funções em aparelhos eletrônicos como multivibradores, osciladores e 
comparadores com histerese. Em baixo, se mostra na figura 5 uma imagem de tal 
circuito. 
 
Figura 5 - Imagem com AMPOP utilizando realimentação positiva 
 
 
 
15 
 
 
 
 
 
3.2.2.3 Realimentação Negativa 
 
Em um sistema realimentado, a saída é amostrada e parte dela é enviada de 
volta para a entrada inversora. O sinal de retorno é combinado com a entrada 
original e o resultado é uma relação saída / entrada definida e estável. Na figura 6 se 
apresenta o circuito que comentamos agora. 
 
3.2.3. Saturação 
 
O funcionamento de um amplificador operacional é garantido apenas numa 
gama limitada de tensões na saída, preestabelecida seja durante a sua utilização, 
através das tensões de alimentação utilizadas, então quando a tensão de saída 
chega próximo de –V ou +V, acostumamos dizer que o AMPOP satura. Isto é 
mostrado no gráfico da figura 7 
 
Figura 6 - Imagem com AMPOP utilizando realimentação negativa 
16 
 
 
 
 
3.2.4. Função de Transferência 
 
Em resumidas palavras a função de transferência é uma equação matemática 
literal que representa uma relação entre a saída e a entrada de um sistema linear. 
Um sistema linear pode ser representado por um diagrama de blocos como mostra a 
figura 8 embaixo. Existem varias funções de transferência, cada uma diferente, pois 
cada circuito tem valores e componentes diferentes. Abaixo da imagem, temos a 
equação 1 genérica para uma função de transferência. 
 
Figura 8 - Exemplo de diagrama de blocos 
 
 
Equação 1 
Figura 7 - Gráfico de saturação de AMPOP comum 
17 
 
 
Onde: 
E = Entrada 
S = Saída 
F.T. = Função de transferência 
3.2.5. Slew Rate 
 
Este parâmetro está ligado à faixa de passagem à plena potência. Quando num 
operacional é injetado um sinal senoidal de alta freqüência, de amplitude superior a 
certo valor prefixado, observa-se a sua saída uma onda triangular. A inclinação 
desta forma de onda triangular é o "slew rate”. 
Esta limitação tem origem nas características de construção do dispositivo e 
está diretamente ligado a um elemento, o chamado capacitor de compensação de 
fase e à máxima taxa com que este pode ser carregado. Este capacitor, que nos 
amplificadores operacionais monolíticos apresenta tipicamente 30 pF, conta com 
fontes de corrente de cerca de 30A disponíveis para carregá-lo. Assim, 
dependendo da amplitude do sinal desejado na saída, o amplificador operacional 
não consegue “acompanhar” o sinal de entrada. Como a corrente num capacitor é 
dada pela capacitância vezes a taxa de variação da tensão, ocorre limitação 
chamada slew rate. Frequentemente o método utilizado para calcular este valor de 
slew rate é o seguinte: 
Montamos um buffer e aplicamos um sinal de onda quadrada na sua entrada. 
Ao medir e comparar a saída com a entrada se obterá, por exemplo, uma imagem 
como a mostrada na figura 9 a seguir. 
18 
 
 
 
Figura 9 - Efeito Slew rate - Sinal quadrado 
 
Ao analisar a figura anterior e extrair as medidas como indicado, podemos 
proceder a efetuar o calculo substituindo os valores na equação 2 e equação 3 com 
as quais obteremos o Slew Rate de subida e descida. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Equação 2 Equação 3 
 
Em amplificadores operacionais monolíticos, de uso geral, Sr (Slew Rate) vale 
alguns Volts por microssegundos. Em amplificadores operacionais construídos pela 
técnica de CI’s híbridos, este valor pode ser muito grande, por exemplo, Sr = 2000 
V/s. Esse valor é normalmente fornecido pelo fabricante. Este cálculo em sinais 
senoidais pode ser encontrado através da equação 4 a seguir: 
 
 
 
 
Equação 4 
 
 
 
19 
 
 
 
Na figura 10 a seguir, observamos um exemplo comum de distorção de um 
sinal senoidal por causa do slew rate: 
 
Figura 10 - Exemplo de slew rate - Sinal senoidal 
3.2.6. Montagens básicas com amplificadores operacionais 
 
3.2.6.1 Amplificador Inversor 
 O amplificador inversor possui como suas maiores características a 
amplificação e a inversão do sinal, sendo o seu sinal de saída sendo inverso do sinal 
de entrada (defasagem de 180º). Para que isto ocorra a entrada inversora (V-) deve 
ser maior que a entrada não inversora (V+). 
20 
 
 
 
Figura 11 - Amplificador inversor 
 
 Observando a figura 11, nota-se que o aplicando um sinal contínuo com uma 
frequência (neste caso um sinal senoidal) na entrada de um amplificador inversor o 
sinal de saída está invertido e amplificado em relação ao sinal de entrada. 
 A função de transferência de um amplificador inversor segue figura 12 abaixo: 
 
Figura 12 - Função de transferência do amplificador inversor 
 
21 
 
 
 
3.2.6.2 Amplificador Não Inversor 
 O amplificador não inversor possui como suas maiores características a 
amplificação e a não inversão do sinal de saída em relação ao sinal de entrada (sinal 
de saída em fase com o de entrada). Para que isto ocorra a entrada inversora (V-) 
deve ter um sinal inferior à entrada não inversora (V+). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Observando a figura 13, nota-se que o aplicando um sinal continuo com uma 
frequência (neste caso um sinal senoidal) na entrada de um amplificador não 
inversor o sinal de saída está em fase e amplificado em relação ao sinal de entrada. 
 A função de transferência de um amplificador não inversor segue figura 14 
abaixo: 
 
Figura 14 - Função transferência amplificador não inversor 
Figura 13 - Amplificador não-inversor 
22 
 
 
 
3.3. Analise dos Circuitos Propostos 
As experiências apresentadas a seguir foram desenvolvidas junto ao meu 
colega de aula Júlio Locatelli. 
3.3.1. Slew Rate – Parte 1 
A seguir serão apresentado 3 modelos de CI’S diferentes sendo utilizados com 
uma mesma configuração para avaliar o efeito ‘Slew Rate’ nas 3 etapas da que 
consiste a experiência: Teoria, simulação e prática. As configurações usadas foram 
um pulso de 0/5V com uma frequência de 400Hz, alimentação de Vee-10V e 
Vcc+10V e ainda construído no modo de seguidor de tensão. Os datasheet’s dos CI 
utilizados estão disponibilizados no final deste relatório. 
3.3.1.1. LM324 
Para começar apresentamos o CI LM324 com as configurações antes ditas e 
seus resultados. A seguir na figura 15 o circuito montado no simulador Proteus. 
 
Figura 15 - Circuito seguidor de tensão com LM324 
 
 
 
 
23 
 
 
Além das configurações básicas também utilizamos um resistor de 10K Ω como 
resistor de carga. Continuando, mostramos na figura 16 o resultado da simulação 
obtida no simulador Proteus e logo a seguir na figura 17 mostrando o resultado do 
osciloscópio na parte prática. 
 
 
Figura 16– Resultado do circuito no osciloscópio do simulador Proteus 
 
Figura 17 - Resultado do circuito no osciloscópio digital 
 
 
24 
 
 
 Pelo calculo a partir do resultado da substituição dos valores obtidos na 
equação 2, constatamos que o slew rate é aproximadamente 0,6667 V/us. O slew 
rate típico especificado no datasheet deste componente é de 5 V/us. 
 
 
 
 
 
 
3.3.1.2. LM741 
 A base do nosso segundo circuito é montada a partir do amplificador 
operacional LM741. A seguir na figura 18 apresentamos o circuito montado no 
simulador Proteus. 
 
Figura 18 - Circuito seguidor de tensão com LM741 
 
Novamente além das configurações básicas também utilizamos um resistor de 
10K Ω como resistor de carga. Prosseguindo, mostramos na figura 19 o resultado da 
simulação obtida no simulador Proteus e logo a seguir na figura 20 mostrando o 
resultado do osciloscópio na parte prática. 
 
25 
 
 
 
Figura 19 – Resultado do circuito no osciloscópio do simulador Proteus 
 
Figura 20 - Resultado do circuito no osciloscópio digital 
 
 Pelo calculo a partir do resultado da substituição dos valores obtidos na 
equação 2, constatamos que o slew rate é aproximadamente 0,5376 V/us. O slew 
rate típico especificado no datasheet deste componente é de 0,5 V/us. 
 
 
 
 
 
26 
 
 
3.3.1.3. LM311 
 O circuito que fecha a nossa primeira parte da experiência é com base no 
amplificador operacional LM311. Segue abaixo a figura 21 com o circuito montado 
no simulador Proteus. Cabe destacar que em este AMPOP uma das suas saídas, já 
que possui duas, deve ser conectada ao referencial e ainda outra conexão com uma 
carga na com a saída restante. 
 
Figura 21 - Circuito seguidor de tensão com LM311 
 
Como podemos perceber neste ultimo circuito também utilizamos além das 
configurações básicas também utilizamos um resistor de 10K Ω como resistor de 
carga. Prosseguindo, mostramos na figura 22 o resultado da simulação obtida no 
simulador Proteus e logo a seguir na figura 23 mostrando o resultado do 
osciloscópio na parte prática. 
 
27 
 
 
 
 
Figura 22 – Resultado do circuito no osciloscópio do simulador Proteus 
 
Figura 23 - Resultado do circuito no osciloscópio digital 
 
 
 
 
28 
 
 
 
 Claramente nestas ultimas duas figuras apresentadas conseguimos observar a 
diferenciação com as situações anteriormente apresentadas por outros circuitos com 
diferentes amplificadores operacionais como base. Tentando analisar o circuito não 
chegamos a nenhuma conclusão sobre o motivo concreto pelo qual o circuito 
apresentou este problema no seu resultado, não em tanto, tentamos amenizar tal 
problema colocando um capacitor conectado em um terminal da carga e saída do 
circuito, e outro no ponto de referencia. Testamos vários capacitores com diferentes 
valores até obter, com um capacitor de 220uF, uma forma de onda com pouco slew 
rate, ainda que este não seja considerado, pois o resultado não é puramente do 
nosso circuito base. A seguir na figura 24 se mostra a forma de onda obtida 
incluindo o capacitor a nosso circuito. 
 
Figura 24 - Resultado do circuito com capacitor no osciloscópio digital 
 
Fazendo um resumo dos 3 circuitos apresentados o que apresentou melhor 
desempenho em quesito de slew rate, foi o LM741. O problema apresentado pelo 
LM311 pode ser motivado por vários fatores entre eles que na experiência, uma das 
suas saídas teve que ser configurada como coletor aberto. 
 
29 
 
 
 
3.3.1. Reposta Ganho x Frequência – Parte 2 
 Na segunda parte de nossa experiência, apresentamos dois tipos de circuitos. 
Um com base no LM741 e outro com base no LM324. Vamos a analisar a resposta 
do circuito em relacionando o ganho com a frequência utilizada. Os parâmetros 
exigidos foram 1V de pico na entrada e três diferentes ganhos nos valores de 1, 4 e 
11 além de uma alimentação de +15V no Vcc e -15V no Vee. 
 
3.3.2.1. LM741 
a. Ganho 1 
 
Figura 25 - Circuito com LM741 no simulador Proteus Ganho 1 
 
 Na figura 25 acima se mostra o circuito montado no simulador Proteus para 
obter ganho igual a um. Apenas utilizamos um resistor com valor de 10MΩ como 
carga. A seguir mostramos figuras formadas por duas imagens, com a simulação no 
lado esquerdo e a prática no lado direito com uma mesma frequência para as duas 
imagens (Figura 26, 27, 28, 29 e 30). 
 
30 
 
 
 Entendemos melhor utilizar apenas 5 figuras para mostrar as diferenças entre 
as frequências por questões de praticidade, ainda que possuíamos imagens acima 
deste valor na parte da simulação e na parte experimental, que certamente nos 
serviram para obter nossas conclusões. 
 
 Aclaração 1: 
 Antes de efetuar a analise das figuras apresentadas, cabe destacar que as 
escalas entre as imagens do osciloscópio no Proteus e as do osciloscópio utilizado 
na prática, são em alguns casos diferentes por questões de praticidade. Além disso, 
podemos mencionar que teremos como maior referencia para os nossos analises as 
imagens no osciloscópio utilizado na prática, pois este representa um resultado mais 
realista. Estas considerações que acabamos de explicar poderão ser aproveitadas 
para analisar outros circuitos sejam conseguintes a este. 
 
 
Figura 26 - Resultados com LM741 e 60KHz de frequência 
 
31 
 
 
 
 
Figura 27 - Resultado com LM741 e 100KHz de frequência 
 
Figura 28 - Resultado com LM741 e 150KHz de frequência 
 
 
Figura 29 - Resultados com LM741 e 300KHz de frequência 
32 
 
 
 
 
Figura 30 - Resultados com LM741 e 1.2MHz de frequência 
 
 
 Comentando agora sim sobre o circuito, percebemos o sinal com até 60 KHz 
de frequência (Figura 27) funcionando de modo extremamente similar, considerado 
igual, ao que esperávamos. A seguir na figura 28, temos o sinal com 80KHz de 
frequência no qual a forma de onda sofre uma perceptível variação na sua saída, 
sendo este um ponto próximo onde começa a atuar o slew rate, este valor pode ser 
calculado substituindo os valores equação 4 mostrada alguns itens atrás. A seguir o 
calculo. 
 
 
 
 
 
 
 Nas frequências seguintes, o Slew Rate vai diminuindo seu valor e assim a 
onda senoidal de saída chega até um ponto onde sua eficiência é muito baixa 
(exemplo Figura 30). 
 
33 
 
 
 
b. Ganho 4 
 Na figura 31 que pode ser vista abaixo, temos o circuito configurado com um 
resistor de 10KΩ e um de 3K3Ω para obter maior proximidade do valor de ganho 4. 
 
Figura 31 - Circuito com LM741 no simulador Proteus Ganho 4 
 
 A seguir mostramos figuras formadas por duas imagens, com a simulação no 
lado esquerdo e a prática no lado direito com uma mesma frequência para as duas 
imagens (Figura 32, 33, 34, 35 e 36). Entendemos melhor utilizar apenas 5 figuras 
para mostrar as diferenças entre as frequências por questões de praticidade, ainda 
que possuamos imagens acima deste valor na parte da simulação e na parte 
experimental, que certamente nos serviram para obter nossas conclusões. 
Lembrando que neste tópico também teremos em conta a aclaração 1 antes 
comentada. 
 
34 
 
 
 
 
Figura 32 - Resultados com LM741 e 20KHz de frequência 
 
Figura 33 - Resultados com LM741 e 30KHz de frequência 
 
Figura 34 - Resultados com LM741 e 40KHz de frequência 
 
35 
 
 
 
 
Figura 35 - Resultados com LM741 e 80KHz de frequência 
 
 
Figura 36 - Resultados com LM741 e 300KHz de frequênciaFazendo uma analise dos resultados obtidos, notamos que com um ganho 
maior, o slew rate é percebível em uma frequência mais baixa, pois na equação para 
calcular tal parâmetro, a tensão de pico é uma das suas variáveis. A seguir o calculo 
onde demostramos isso. 
 
 
 
 
 
 
 
36 
 
 
 Na figura 32 na imagem do osciloscópio digital observamos uma leve mostra 
do slew rate. Já na figura 33, é bem notável o efeito de tal característica. Para 
finalizar na figura 36 temos uma enorme influencia do slew rate no resultado do 
nosso circuito, acarretando ao invés de um ganho, uma ‘perda’ na tensão de saída. 
 
c. Ganho 11 
 Na figura 37 exibida abaixo, temos o circuito configurado com um resistor de 
10KΩ e um de 1kΩ para obter maior proximidade do valor de ganho 11. 
 
Figura 37 - Circuito com LM741 no simulador Proteus Ganho 11 
 
 A seguir mostramos figuras formadas por duas imagens, com a simulação no 
lado esquerdo e a prática no lado direito com uma mesma frequência para as duas 
imagens (Figura 38, 39, 40, 41 e 42). Entendemos melhor utilizar apenas 5 figuras 
para mostrar as diferenças entre as frequências por questões de praticidade, ainda 
que possuamos imagens acima deste valor na parte da simulação e na parte 
experimental, que certamente nos serviram para obter nossas conclusões. 
Lembrando que neste tópico também teremos em conta a aclaração 1 antes 
comentada. 
 
 
37 
 
 
 
 
Figura 38 - Resultados com LM741 e 5KHz de frequência 
 
Figura 39 - Resultados com LM741 e 10KHz de frequência 
 
Figura 40 - Resultados com LM741 e 20KHz de frequência 
 
 
 
38 
 
 
 
 
Figura 41 - Resultados com LM741 e 80KHz de frequência 
 
Figura 42 - Resultados com LM741 e 160KHz de frequência 
 
 Comentando agora sim sobre o circuito, percebemos o sinal com até 5 KHz de 
frequência (Figura 38) funcionando de modo extremamente similar, considerado 
igual, ao que esperávamos. A seguir na figura 39, temos o sinal com 10KHz de 
frequência no qual a forma de onda sofre uma pequena variação na sua saída, 
sendo este um ponto próximo onde começa a atuar o slew rate, este valor pode ser 
calculado substituindo os valores equação 4 mostrada alguns itens atrás. A seguir o 
calculo. 
 
 
 
 
 
 
39 
 
 
 
 Nas frequências seguintes, o Slew Rate vai diminuindo seu valor e assim a 
onda senoidal de saída chega até um ponto onde sua eficiência é muito baixa 
(exemplo Figura 42). 
 
3.3.2.2. LM324 
a. Ganho 1 
 Agora começaremos a analisar o outro CI que foi exigido, o amplificador 
operacional LM324. Abaixo temos a figura 43 onde temos o circuito montado no 
simulador Proteus. 
 
Figura 43 - Circuito com LM324 no simulador Proteus Ganho 1 
 
 Com este circuito montado com LM324, utilizaremos o mesmo método de 
analise que com o LM741, pois o único que muda é seu AMPOP. A seguir exibimos 
varias figuras formadas por duas imagens, com a simulação no lado esquerdo e a 
prática no lado direito com uma mesma frequência para as duas imagens (Figura 44, 
45, 46 e 47). 
 
 
40 
 
 
 
 
Figura 44 - Resultados com LM324 e 20KHz de frequência 
 
Figura 45 - Resultados com LM324 e 160KHz de frequência 
 
Figura 46 - Resultados com LM324 e 300KHz de frequência 
 
 
41 
 
 
 
 
Figura 47 - Resultados com LM324 e 600KHz de frequência 
 
 Analisando os resultados, percebemos o sinal com até 160 KHz de frequência 
(Figura 44) funcionando de modo extremamente similar, considerado igual, ao que 
esperávamos. A seguir na figura 46, temos o sinal com 300KHz de frequência no 
qual a forma de onda sofre uma considerável variação na sua saída, sendo este um 
ponto superior de onde começa a atuar o slew rate, este valor pode ser calculado 
substituindo os valores equação 4 mostrada alguns itens atrás. A seguir o calculo. 
 
 
 
 
 
 
 A medida que vai aumentando a frequência o sinal começa a perder a 
característica que deveria ter pela sua configuração. Na figura 47 temos um exemplo 
muito claro desse acontecimento. 
 
b. Ganho 4 
 Para obter ganho 4 no nosso circuito com LM324, implementamos a 
configuração mostrada abaixo na figura 48 obtida com o simulador Proteus. 
 
42 
 
 
 
 
Figura 48 - Circuito com LM324 no simulador Proteus Ganho 4 
 
 Após a montagem do circuito no Proteus e na bancada prosseguiremos com o 
analise dos resultados. Utilizaremos o mesmo método de analise que com o LM741, 
pois o único que muda é seu AMPOP. A seguir exibimos varias figuras formadas por 
duas imagens, com a simulação no lado esquerdo e a prática no lado direito com 
uma mesma frequência para as duas imagens (Figura 49, 50, 51, 52 e 53). 
 
 
Figura 49 - Resultados com LM324 e 20KHz de frequência 
43 
 
 
 
 
Figura 50 - Resultados com LM324 e 25KHz de frequência 
 
Figura 51 - Resultados com LM324 e 30KHz de frequência 
 
Figura 52 - Resultados com LM324 e 40KHz de frequência 
 
 
44 
 
 
 
 
Figura 53 - Resultados com LM324 e 170KHz de frequência 
 
 Analisando os resultados, percebemos o sinal com até 20KHz de frequência 
(Figura 49) funcionando de modo extremamente similar, considerado igual, ao que 
esperávamos. A seguir na figura 50, temos o sinal com 25KHz de frequência no qual 
a forma de onda sofre uma considerável variação na sua saída, sendo este um 
ponto superior de onde começa a atuar o slew rate, este valor pode ser calculado 
substituindo os valores equação 4 mostrada alguns itens atrás. A seguir o calculo. 
 
 
 
 
 
 
 A medida que vai aumentando a frequência o sinal começa a perder a 
característica que deveria ter pela sua configuração. Na figura 53 temos um exemplo 
muito claro desse acontecimento. 
 
45 
 
 
 
c. Ganho 11 
 O circuito a seguir na figura 54 representa uma configuração para ganho 11. 
Esta figura foi obtida com a utilização do simulador Proteus. 
 
 
Figura 54 - Circuito com LM324 no simulador Proteus Ganho 11 
 
 Logo de executar a montagem do circuito no Proteus e na bancada 
prosseguiremos com o analise dos resultados. Utilizaremos o mesmo método de 
analise que com o LM324, pois o único que muda é seu AMPOP. A seguir exibimos 
varias figuras formadas por duas imagens, com a simulação no lado esquerdo e a 
prática no lado direito com uma mesma frequência para as duas imagens (Figura 55, 
56, 57, 58 e 59). 
 
46 
 
 
 
 
Figura 55 - Resultados com LM324 e 10KHz de frequência 
 
Figura 56 - Resultados com LM324 e 15KHz de frequência 
 
Figura 57 - Resultados com LM324 e 20KHz de frequência 
 
47 
 
 
 
 
Figura 58 - Resultados com LM324 e 70KHz de frequência 
 
Figura 59 - Resultados com LM324 e 300KHz de frequência 
 
 Comentando sobre o circuito, percebemos o sinal com 10 KHz de frequência 
(Figura 55) funcionando já com efeito do slew rate. A seguir na figura 56, temos o 
sinal com 15KHz de frequência no qual o slew rate influi consideravelmente no 
resultado do circuito. O valor do slew rate pode ser calculado substituindo os valores 
equação 4 mostrada alguns itens atrás. A seguir o calculo. 
 
 
 
 
 
 
48 
 
 
 
 Nas frequências seguintes, o Slew Rate vai diminuindo seu valor e assim a 
onda senoidal de saída chega até um ponto onde sua eficiência é muito baixa 
(exemplo Figura 59). 
 
 Para finalizar nossa experiência, coletamos os valores teóricose práticos 
obtidos ao longo deste processo. O valor de slew rate é medido em V/µs e os 
valores de frequências em Hz. A seguir mostramos uma tabela com o resumo dos 
resultados. 
 
AMPOP SR Teoria SR Prática 
LM324 0,5 0,6667 
LM741 0,5 0,5376 
 Tabela com valores de slew rate 
 
Entrada onda senoidal 
LM342 LM741 
 Teoria Prática Teoria Prática 
Ganho Resultado Resultado Ganho Resultado Resultado 
1 79.577,5 106.108,6 1 79.577,5 85.561,7 
4 19.894,4 26.527,2 4 19.894,4 21.390,4 
11 7.234,3 9.646,2 11 7.234,3 7.778,3 
 Tabela com frequências onde o slew rate começa a fazer efeito com onda senoidal 
 
 
 Não incluímos os valores com o LM311 já que os resultados que obtivemos 
não foram de grande confiabilidade por problemas apresentados na experiência com 
tal circuito. 
 
49 
 
 
 
4. Considerações Finais 
 Chegando ao fim de nosso experimento destacamos o grande aprendizado 
obtido através dos processos que precisamos passar para chegar aos resultados 
nos diferentes circuitos solicitados. 
 Primeiramente, conhecemos em maior profundidade o slew rate que é uma não 
idealidade que os Ampop em geral apresentam. Com este intensivo conhecimento 
adquirido podemos a partir de agora calcular, identificar e prever o efeito do slew 
rate no nosso circuito. 
 Falando especificamente de dois dos circuitos apresentados, um com LM324 e 
outro com LM724, percebemos que na prática o LM324 teve um melhor 
desempenho em referencia ao LM741, ainda que nas suas respectivas folhas de 
dados estes tenham o mesmo valor de slew rate. 
 Observando o outro circuito apresentado apenas na primeira parte da 
experiência, percebemos que não conseguimos com sucesso analisar 
completamente o seu slew rate por problemas apresentados que com certeza 
deverão ser abordados ao longo de nossa aprendizagem da eletrônica. 
 
50 
 
 
 
5. Referencias 
 
 Amplificadores operacionais I, Disponível em: 
http://www.clubedaeletronica.com.br/Eletronica/PDF/Amp-OP%20I%20-
%20conceitos%20basicos.pdf Acessado 8 de outubro de 2013. 
 Amplificadores Operacionais, Disponível em: 
ftp://ftp.unilins.edu.br/marcello/CONTROLE%20MD%204%20ANO%202013/SEG%2
0SEMESTRE/PID%20AMP%20OP/AMP%20OP/Amp%20Op%20I%20(Introdu%E7
%E3o).pdf Acessado 10 de novembro de 2013. 
 Amplificadores Operacionais, GIACOMIN, João C., UFLA, Disponível em: 
 ftp://ftp.unilins.edu.br/marcello/CONTROLE%20MD%204%20ANO%202013/SEG%2
0SEMESTRE/PID%20AMP%20OP/AMP%20OP/Amp_Op.pdf Acessado 7 de 
novembro de 2013. 
 Amplificadores operacionais, Unicamp, Disponível em: 
www.demic.fee.unicamp.br/~elnatan/ee640/19a%20Aula.pdf Acessado 12 de 
novembro de 2013. 
 
 
 
51 
 
 
 
6. Anexos 
 Folha dados do LM324, Disponível em 
http://www.ti.com/lit/ds/slos066t/slos066t.pdf Acessado 12 de novembro de 2013. 
52 
 
 
 Folha de dados do LM324, Disponível em 
http://www.ti.com/lit/ds/snosc25c/snosc25c.pdf Acessado 12 de Novembro de 2013. 
 
53 
 
 
 Folha de dados do LM311, Disponível em 
http://www.ti.com/general/docs/lit/getliterature.tsp?literatureNumber=slcs007h 
Acessado 12 de Novembro de 2013.