Relatorio 3 Amplificador operacional

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Introdução
Um amplificador operacional ou amp op é um amplificador com ganho muito elevado, tendo dois terminais de entrada: um designado por terminal inversor(-) e o outro identificado por terminal não inversor(+). A tensão de saída é a diferença entre as entradas (+) e (-) , multiplicado pelo ganho em malha aberta:
A saída do amplificador pode ser única ou diferencial, o que é menos comum. Os circuitos que utilizam amp ops frequentemente utilizam a realimentação negativa (negative feedback). Porque devido ao seu ganho elevado, o comportamento destes amplificadores é quase totalmente determinado pelos elementos de realimentação
Um símbolo elétrico para o amplificador operacional é mostrado abaixo:
Os seus terminais são:
V+: entrada não-inversora
V−: entrada inversora
Vout: saída
VS+: alimentação positiva
VS−: alimentação negativa
Circuito subtrador
Considere o circuito abaixo. Você deverá dimensionar R1, R2, R3 e R4 para que a saída Vo seja Vo = V1 – V2. Considere os valores reais dos resistores disponíveis no laboratório de eletrônica. Você deverá usar o amplificador operacional 741.
Partimos pela simulação no Pspice, onde foi incrementado uma alimentação negativa no AMP OP:
Dimensionamos os quatros resistores com valor de 1k, e alimentamos o amplificador operacional com +15V e -15V (pinos 4 e 7 respectivamente).
Na imagem acima, nossa entrada não-inversora foi alimentada com 10V e a entrada-inversora com 6V. Realizando o objeto de subtrair para que Vo = V1 – V2, assim obtivemos Vo=10V-6V = 4V.
Outro exemplo funcional do circuito:
Partimos então para a bancada, onde não modificamos os valores dos resistores e nem das alimentações. Os únicos valores alterados foram da entrada inversora e não-inversora, o qual seria necessário alterar para constatar o funcionamento do nosso subtrador.
Segue imagem da bancada:
Circuito Subtrador – AMPOP
Circuito Clock
A segunda parte seria obter o clock utilizando o amplificador operacional, onde junto combinamos um resistor de 120 Ω, alimentando com uma frequência de 1kHz.
 
Circuito CLOCK
Onda no osciloscópio
Circuito Integrador
Iniciamos com a montagem pelo Pspice, seguindo o esquema exigido:
Esquema circuito integrador
	Circuito simulado pelo PSpice
Onda após simulação
Circuito montado em bancada
	
Para facilitar a montagem do projeto, dividimos em duas partes as ondas, uma para cada Amplificador operacional.
Parte 1:
Analisando a saída da simulação do primeiro AmpOp (direita) é identificado uma onda quadrática. Na bancada foram utilizadas as tensões de 5V para alimentação e um gerador de funções com 1khz e impedância HIGH Z.
Entre a simulação e a bancada a diferença não foi tão notável, tendo uma saída de 3.31V na simulação e 3.42V na bancada, com uma margem de 3,38%. Obtendo uma amplitude de 7,04V.
Parte 2:
Na parte 2 a saída quadrática do amplificador operacional da direita é integrada utilizando um segundo amplificador para gerar uma onda triangular com coeficiente angular negativo. Utilizando também duas fontes de tensão, porem com 15V como proposto pelo professor, para menos irregularidade no sinal (Na simulação era para ser utilizado 12V).
 	Quando o circuito é montado de acordo com a simulação, a onda triangular é apresentada com ainda certo clock, feito então uma alteração na corrente que entrava para o capacitor, mudando o para 10K, corrigindo o sinal e gerando uma amplitude de 2,6V.
Comparando a simulação com a bancada a tensão baixa de bancada é de -8,56V e a de simulação -11,61V é uma diferença de 26,27% e a tensão alta tem uma diferença de aproximada mente 27,31%, sendo 5,96 em bancada e 8,20V.
Concluindo que os valores obtidos nas comparações são bem diferentes na parte 2, tendo-se quase 30% de diferença, porém por conta das alterações necessárias para chegar ao sinal desejado e aceito pelo professor.
Conclusão
O amplificador operacional é um amplificador de múltiplos estágios de ganho elevado com acoplamento direto entre estes estágios e são utilizados para amplificar em uma ampla faixa de frequências. Um Amp-Op ideal possui um ganho infinito, certas propriedades ideais nunca são alcançadas na prática, mas podem chegar próximo do ideal.
Considerar o ganho infinito é admitir que existe tensão de saída mesmo que a tensão de entrada seja nula. Na prática a tensão de saída está limitada aos valores de alimentação e a alta impedância de entrada é utilizada para obter isolamento elétrico entre os circuitos.
Os Amp-Ops são usados para realizar operações matemáticas como adição, subtração, diferenciação e integração. Nas aplicações práticas os Amp-Op possuem limitações como: ganho finito, impedância de entrada finita, corrente de entrada mesmo que pequena, entre outros. Ainda assim, são largamente usados em circuitos integrados e nas mais diversas aplicações como motores ou servos mecanismos e em amplificações de sinais.
Referências bibliográficas
• George Mann - ABC dos transistores – 2º Ed. Atualizada – (Fonte incomparável sobre os transistores. Através desse livro pude entender o funcionamento dos mesmos);
• David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker – Fundamentos da Física, Vol.3 – 8º Ed.
2017