Relatório Amplificador Operacional Inversor

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO 
FACULDADE DE ARQUITETURA, ENGENHARIA E 
TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA 
CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
AMPLIFICADOR OPERACIONAL INVERSOR 
 
RENNER SIQUEIRA FRANÇA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Dr. Saulo Roberto Sodré dos Reis 
 
 
Cuiabá-MT 
2017 
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO 
FACULDADE DE ARQUITETURA, ENGENHARIA E 
TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA 
CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
AMPLIFICADOR OPERACIONAL INVERSOR 
 
RENNER SIQUEIRA FRANÇA 
 
 
 
 
Relatório apresentado ao curso de 
engenharia elétrica da Universidade Federal 
de Mato Grosso, como requisito parcial para 
avaliação na disciplina Eletrônica II sobre a 
orientação do Prof. Dr. Saulo Roberto Sodré 
dos Reis. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Dr. Saulo Roberto Sodré dos Reis 
 
 
 
Cuiabá-MT 
2017
 
Seguindo pelo roteiro apresentado: 
A) 
 
B) Uma fonte simétrica é uma fonte de tensão contínua que possui três terminais de saída. 
Um terminal é o de referência, convencionalmente chamado de GND. Os outros termina is 
apresentam tensões iguais em módulo, mas de potenciais opostos. A fonte é constituída 
de um transformador abaixador com tap central de tensão de entrada 127/220 volts para 
a tensão desejada na saída, no nosso caso 15 volts. A saída do trafo é ligada a uma ponte 
retificadora, que para diminuir o Ripple coloca-se capacitores em paralelo antes e depois 
dos reguladores, esta ponte é ligada a dois reguladores de tensão, um deles regula pra 
+Vcc e o outro pra - Vcc, assim vai se ter 3 borns de saída, 1 deles GND, 1 é o +Vcc e 1 
em –Vcc. 
C) O Osciloscópio 
O osciloscópio (Mostrado na Fig. 1) é um aparelho que permite medir tensões ao longo 
do tempo. Tradicionalmente contém um tubo de raios catódicos em que um feixe de 
elétrons percorre o eixo x com velocidade constante. A posição do feixe segundo o eixo 
y é proporcional à tensão na entrada do osciloscópio, o que permite traçar uma curva da 
tensão (eixo y) em função do tempo (eixo x). A velocidade de varrimento do feixe pode 
ser programada na base de tempo do osciloscópio, e a gama de tensões a medir também 
(ATENÇÃO: existe uma programação por valores pré-definidos de tempo/divisão e 
tensão/divisão; estes só são válidos se os potenciômetros que permitem a variação 
continua destes valores estejam na posição de “calibrado”). Na realidade, a curva da 
tensão em função da corrente que se observa não é em geral uma só, mas o resultado da 
sobreposição de curvas resultantes de vários varrimentos. O que quer dizer que tem que 
existir um mecanismo que garanta que a curva começa a ser traçada sempre que o sinal 
(periódico) esteja na mesma situação. Este mecanismo designa-se por trigger. Este 
permite estabelecer as condições para que o varrimento se inicie. Isso acontece quando o 
conjunto de duas condições se verifica: um determinado nível de tensão e um determinado 
flanco (i.e. ascendente ou descendente). No modo automático (auto), o varrimento inic ia-
se após um intervalo de tempo pré-definido se não se verificar a condição; no modo 
normal (norm) o varrimento nunca se inicia enquanto a condição não se verificar (em 
consequência, para observar sinais DC convém escolher o modo auto). 
Para, além disso, pode escolher-se qual a entrada de sinal que vai ser usada para fazer o 
trigger (num osciloscópio de dois canais sera o canal 1, 2 ou entrada de trigger externo; 
pode ainda escolher-se a linha – de alimentação, AC 50Hz – e um sinal de sincronismo 
se se estiver a trabalhar com sinais de video). 
Para, além disso, pode escolher-se se o sinal é AC ou DC (no primeiro caso, o 
osciloscópio filtra a componente continua do sinal) e regular-se a posição da imagem. Os 
osciloscópios com mais de um canal de entrada exibem as curvas respectivas em 
varrimentos alternados (alt) ou reenchendo pontos de cada uma das curvas 
alternadamente durante cada varrimento (chop). O primeiro modo é indicado para 
velocidades de varrimento altas, enquanto o segundo é mais conveniente para velocidades 
de varrimento baixas. O osciloscópio permite ainda um modo em que a posição do feixe 
segundo o eixo x é proporcional ao sinal a uma das entradas, e segundo o eixo y 
proporcional à outra entrada. Este modo é muito útil para, por exemplo, comparar sinais 
com frequências múltiplas ou analisar diferenças de fase em sinais com a mesma 
frequência. 
 
Fig. 1 – Osciloscópio 
comum. 
 
 
Sendo os botões marcados no osciloscópio são: 
 A: regulação da base de tempo. 
 B: comandos do trigger: modo (auto/norm/sync h/sync v), nível/flanco, origem 
(interno/externo/linha de alimentação). 
 C: regulação da escala de tensão para a entrada 1. 
 D: regulação da escala de tensão para a entrada 2. 
 E: entrada 1. 
 F: escolha dos canais a traçar. 
 G: escolha da origem do trigger interno (canal 1 ou 2) ou modo XY. 
 H: entrada 2. a: regulação da posição horizontal da imagem; c: regulação da 
posição vertical da curva da tensão proveniente da entrada 1. d: regulação da 
posição vertical da curva da tensão proveniente da entrada 2. 
Gerador de Sinais 
O gerador de funções é utilizado para calibrar e reparar circuitos eletrônicos. É um 
equipamento que fornece tensões elétricas com diversas formas de onda chamadas de 
sinais elétricos, com amplitudes e freqüências variáveis. 
 As características fundamentais dos geradores de funções são: 
• Tipos de sinais fornecidos; 
• Faixa de freqüência; 
• Tensão máxima de pico-a-pico na saída; 
• Impedância de saída (ou resistência de saída). 
Tipos de sinais fornecidos 
Os sinais variam de modelo para modelo. Dentre os tipos de sinais mais comuns, 
fornecidos pelo gerador, temos os que se apresentam as formas de ondas: senoidal, 
quadrada e triangular. 
 
 
 
Faixa de frequência 
Dependendo da marca e do modelo, o gerador de funções fornece sinais em uma 
frequência que vai de 1 Hz a vários MHz. Os manuais dos fabricantes informam a faixa 
de frequência que o equipamento pode fornecer. Por exemplo, de 1Hz a 20 kHz. 
Tensão máxima de pico-a-pico na saída 
A tensão máxima de pico-a-pico é o valor máximo de amplitude do sinal que o gerador 
pode fornecer. 
 
Impedância de saída (ou Resistência de saída) 
A impedância de saída é a impedância que o gerador apresenta entre os terminais de saída . 
Os geradores podem ser de: 
• Alta impedância de saída, para circuitos a válvula; 
• Média impedância de saída, para circuitos transistorizados. Geralmente, sua impedânc ia 
é de 600 Ω; 
• Baixa impedância de saída, para trabalhos em circuitos digitais. Em geral, sua 
impedância de saída fica em torno de 50 Ω. 
Dispositivos de controle 
 O painel do gerador de sinal tem uma série de dispositivos de controle que servem para 
ajustar o equipamento de acordo com o trabalho a realizar. Observe na figura a seguir um 
modelo de gerador de funções, com o painel de controles em destaque. 
 
Apesar da figura acima não corresponder ao gerador de funções do laboratório, os 
dispositivos de controle mostrados na figura também estão presentes nos equipamentos 
do laboratório de Eletricidade Geral e Eletrônica Básica. No gerador de funções são 
comuns os seguintes dispositivos de controle: 
1. Chave liga-desliga que serve para ligar e desligar o equipamento; 
2. Chave seletora de sinal ou função que seleciona a forma de onda do sinal de saída; 
3. Chave seletora de faixa de frequência ou multiplicador, presente em geradoresque fornecem valores de frequência em ampla faixa como, por exemplo, de 10Hz 
a 100kHz. Esse seletor possui diversas posições, permitindo escolher a faixa de 
frequência desejada como, por exemplo, de 100 Hz a 1000 Hz; 
4. Controle de frequência fornecida ou DIAL: é um controle acoplado a uma escala 
que permite estabelecer o ajuste da frequência do sinal fornecido pelo gerador 
dentro dos limites definidos pelo seletor da faixa de operação. O valor indicado 
no dial deve ser multiplicado pela faixa de frequência previamente ajustada pela 
chave seletora de faixa de frequência; 
5. Controle de nível de saída ou amplitude: serve para ajustar a amplitude (pico-a-
pico) do sinal de saída. 
D) 
 
 
A defasagem entre as ondas é de 180º. Podemos calcula-la pelo método direto, olhando 
apenas no osciloscópio. A também um outro método chamado de Lissajou que funciona 
da seguinte forma: 
 
Colocamos uma onda na horizontal e 
fazemos a somatória das mesmas, da 
mesma forma que esta mostrada na figura 
ao lado. 
O que este mostrado na figura anterior é uma das formas de que pode-se obter, no caso 
uma linha para a direita. Podemos ter também as seguintes formas: 
 
Obs: Os sinais devem ser de mesma frequência. 
E) A tensão de pico da saída é: VO UT=1,08V 
F) Como a frequência utilizada é de 1kHz temos o Período de 1ms 
G) 10k - Marrom Preto Laranja Ouro 
100k - Marrom Preto Amarelo Ouro 
H) A tensão de saída eficaz é: VO UTEF= 765mV 
I) A corrente entre os terminais, quando os dois estão ligados é de: I26=30mA 
J) A ddp entre os pinos 2 e 3 é: V23= 1,4mV 
K) Para se ajustar a tensão de offset os pinos 1 e 5 são conectados a um potenciômetro e 
ao pino 4. Isso possibilita o cancelamento do sinal de erro presente na saída através de 
um ajuste adequado no potenciômetro. 
 
 
L) 
 
 
Como R3 igual a R4 o circuito acima é um circuito inversor com ganho igual a 1 e a 
defasagem entre a entrada e a saída é de 180°. 
M) O tempo de resposta do CI é maior que o período da onda de entrada. 
 
 
N) VO P=2,5V 
O) T= 3.2 us é o tempo de variação do valor mínimo para o valor máximo. 
P) O rise time T= 2,56us. 
Q) 
R) Vo= 13,05 V. Esta ocorrendo a Saturação. 
 
 
 
S) O que ocorre é a saturação do CI. Por isso a tensão de saída não é maior que 75% de 
+Vcc ou –Vcc; 
 
 
T) Ocorre que o ganho é igual a zero e a tensão de saída deve ser zero, mas a tensão de 
saída é VO UT= 251pV. 
 
 
 
U) O ganho em dB nada mais é uma maneira de representar o ganho com dimensões 
maiores. 
Rf 1ª Cor 2ª Cor 3ª Cor 
Ganho em 
Db 
0 --------- --------- --------- Infinito 
100 Marrom Preto Marrom -40 
1K Marrom Preto Vermelho -20 
10K Marrom Preto Laranja 0 
20K Vermelho Preto Laranja 6,0206 
30K Laranja Preto Laranja 9,5424 
40K Amarelo Preto Laranja 12,0412 
50K Verde Preto Laranja 13,979 
60K Azul Preto Laranja 15,563 
70K Violeta Preto Laranja 16,9 
80K Cinza Preto Laranja 18,061 
90K Branco Preto Laranja 19,085 
100K Marrom Preto Amarelo 20 
200K Vermelho Preto Amarelo 26,02 
300K Laranja Preto Amarelo 29,54 
400K Amarelo Preto Amarelo 32,04 
500K Verde Preto Amarelo 33,97 
600K Azul Preto Amarelo 35,56 
700K Violeta Preto Amarelo 36,9 
800K Cinza Preto Amarelo 38,06 
900K Branco Preto Amarelo 39,08 
1M Marrom Preto Verde 40 
 
V) Os sinais de entrada e de saída estão sobrepostos, portanto não se pode ver os dois 
sinais. 
 
 
O Ganho de tensão é igual a 1. A tensão de entrada é igual à de saída. VINP=VO UT= 
30mV. V23= 30mV. 
 
X) Os sinais de entrada e de saída estão sobrepostos, portanto não se pode ver os dois 
sinais. Mas esta mostrado na barra de Measure do lado direito. 
 
 
Y) É utilizado para acoplamento de um estágio de alta impedância de saída a um de 
baixa impedância de entrada (casamento de impedância) e isolação de dois estágios, 
sem alterar o sinal entre eles. 
Z) Os sinais de entrada e de saída estão sobrepostos, portanto não se pode ver os dois 
sinais. Mas esta mostrada na barra de Measure do lado direito.