Experimentos com Amplificadores Operacionais

Prévia do material em texto

INSTRUMENTAÇÃO ELETRÔNICA – AULA PRÁTICA 2 
EXPERIMENTO 1: Prática com o Buffer 
Objetivos 
 Verificar o funcionamento do circuito seguidor de tensão (buffer). 
 Constatar a validade do ganho de tensão unitário do buffer. 
 Determinar o ganho de tensão total do circuito. 
Material 
 3 resistores de 1k Ω; 
 1 AOP LM358; 
 1 Protoboard; 
 2 baterias 9V; 
 1 gerador de funções; 
 1 osciloscópio. 
 
DIAGRAMA DO AMPLIFICADOR INVERSOR 
A figura 1 ilustra o esquema do circuito que será utilizado neste ensaio 
experimental. O circuito é composto por um estágio isolador formado por um buffer e 
um estágio amplificador de tensão, formado por um amplificador inversor. O ganho de 
tensão do amplificador inversor será determinado pelos resistores externos R1 e R2. 
 
Figura 1 
O buffer e o amplificador inversor o circuito da figura 1, serão implementados a 
partir do CI LM358. A função de cada um dos pinos do circuito integrado LM358 
utilizado nesta montagem, é ilustrada a partir da figura 2. 
 
Figura 2 
FONTE SIMÉTRICA 
A alimentação do circuito da figura 1 será realizada através de uma fonte 
simétrica de ±6V ou através de uma fonte simétrica de ±9V. 
A fonte simétrica de ±6V pode ser implementada através da interligação em 
série de dois bancos de baterias de 6V, onde cada banco de baterias é formado por 4 
pilhas de 1,5V ligadas em série. A figura 3 ilustra a interligação em série de dois 
bancos de baterias de 6V. Observe que o ponto comum da ligação dos dois bancos de 
baterias irá fornecer o potencial zero (GND) para o circuito. 
 
Figura 3 
A fonte simétrica de ±9V pode ser implementada através da conexão em série 
de duas baterias de 9V, com o ponto comum de interligação fornecendo o potencial 
zero (GND) para o circuito, conforme ilustrado na figura 4. 
 
Figura 4 
PROCEDIMENTO 
1. Determinar o ganho de tensão do buffer; 
2. Descrever a equação que determina o ganho de tensão do amplificador 
inversor; 
3. Calcular o ganho de tensão teórico referente ao amplificador inversor exibido 
na figura 1. 
4. Montar o circuito de acordo com o esquema ilustrado na figura 1; 
5. Medir os valores de +Vcc e –Vcc (utilizar o multímetro na unidade de Vdc). Os 
valores devem ser medidos em relação ao GND, conforme ilustrado na figura 5; 
 
Figura 5 
 
6. Ajustar a saída do gerador de funções para fornecer um sinal senoidal com 
tensão de pico entre 1V e 3V com uma frequência de aproximadamente 1k Hz; 
7. Conectar a saída do gerador de funções de acordo com o circuito ilustrado na 
figura 6; 
8. Conectar o canal 1 e o canal 2 do osciloscópio conforme ilustrado na figura 6; 
 
Figura 6 
 
9. Energizar o circuito; 
10. Medir e anotar o valor de pico da tensão Vi (canal 1) e o valor de pico da tensão 
Vo1 (canal 2); 
11. Medir e anotar a frequência do sinal Vi (canal 1) e a frequência do sinal Vo1 
(canal 2); 
12. Conectar o canal 1 do osciloscópio na saída Vo1 e o canal 2 do osciloscópio na 
saída Vo2 do amplificador inversor, conforme ilustrado na figura 7; 
 
13. Medir e anotar o valor de pico da tensão do sinal Vo1 e do sinal de saída Vo2; 
14. Calcular o ganho de tensão prático do buffer através dos valores medidos na 
etapa 10. Utilize a fórmula: 
Av(buffer − prático) =
Vo1(pico)
Vi(pico)
 
15. Comparar o valor do ganho teórico com o valor do ganho prático referente ao 
buffer; 
16. Calcular o ganho de tensão prático do circuito inversor através dos valores 
medidos na etapa 13. Utilize a fórmula: 
Av(inversor − prático) =
Vo2(pico)
Vo1(pico)
 
 
17. Comparar o valor do ganho teórico com o valor do ganho prático referente ao 
amplificador inversor; 
18. A frequência do sinal de saída Vo1 se alterou em relação à frequência do sinal 
de entrada Vi? 
 
EXPERIMENTO 2: Prática com o circuito comparador 
Objetivo 
 Comprovar o funcionamento de um circuito comparador com referência. 
 Verificar o valor da tensão de saturação. 
Material 
 1 resistores de 10k Ω; 
 2 resistores entre 220 Ω e 330Ω (para os led´s) 
 1 potenciômetro 10k Ω; 
 1 AOP LM358; 
 1 LDR 
 2 diodos comuns; 
 2 LED´s 
 1 Protoboard; 
 8 pilhas AA (1,5V) (ou 2 baterias 9V). 
 
DIAGRAMA DO CIRCUITO COMPARADOR 
A figura 1 ilustra o esquema do circuito comparador que será utilizado neste 
ensaio experimental. O potenciômetro (Pot) será utilizado para ajustar uma tensão de 
referência fixa (Vref) na entrada inversora do comparador. Quando a luminosidade 
incidente no LDR diminuir, sua resistência irá aumentar fazendo com que a tensão em 
seus terminais (Va) também aumente. Quando a tensão na entrada não inversora (Va) 
ultrapassar a tensão da entrada inversora (Vref), a saída do amplificador operacional 
irá saturar positivamente fazendo com que o LED D2 seja acionado. Quando a tensão 
na entrada não inversora (Va) for menor que a tensão na entrada inversora (Vref), a 
saída do amplificador operacional irá saturar negativamente, fazendo com que o LED 
D4 seja acionado. Este modo de operação garante que os dois LED´s nunca serão 
acionados ao mesmo tempo. 
 
Figura 1 
O comparador do circuito ilustrado na figura 1 será implementado a partir do CI 
LM358. A função de cada pino do circuito integrado LM358 utilizado nesta montagem, 
é ilustrada a partir da figura 2. 
 
Figura 2 
FONTE SIMÉTRICA 
A alimentação do circuito da figura 1 será realizada através de uma fonte 
simétrica de ±6V ou através de uma fonte simétrica de ±9V. 
A fonte simétrica de ±6V pode ser implementada através da interligação em 
série de dois bancos de baterias de 6V, onde cada banco de baterias é formado por 4 
pilhas de 1,5V ligadas em série. A figura 3 ilustra a interligação em série de dois 
bancos de baterias de 6V. Observe que o ponto comum da ligação dos dois bancos de 
baterias irá fornecer o potencial zero (GND) para o circuito. 
 
Figura 3 
A fonte simétrica de ±9V pode ser implementada através da conexão em série 
de duas baterias de 9V, com o ponto comum de interligação fornecendo o potencial 
zero (GND) para o circuito, conforme ilustrado na figura 4. 
 
Figura 4 
PROCEDIMENTO 
1. Montar o circuito de acordo com o esquema ilustrado na figura 1; 
2. Medir os valores de +Vcc e –Vcc (utilizar o multímetro na unidade de Vdc). Os 
valores devem ser medidos em relação ao GND, conforme ilustrado na figura 5; 
 
Figura 5 
 
3. Medir a tensão no LDR (tensão Va) conforme ilustrado na figura 6. Selecione a 
escala de tensão contínua no multímetro. Este procedimento deve ser realizado 
com luz incidindo no LDR ; 
 
Figura 6 
4. Ajustar o valor da tensão fornecida pelo potenciômetro (Vref) para uma valor 
ligeiramente maior do que a tensão nos terminais do LDR (Va), conforme 
ilustrado na figura 7; 
 
Figura 7 
5. Comprovar o funcionamento do circuito comparador escurecendo o LDR; 
6. Medir a tensão de saturação positiva e a tensão de saturação negativa.