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Pró-reitoria de EaD e CCDD 1 Prof. Viviana R. Zurro Instrumentação Eletrônica Experimento 01 – Amplificadores Operacionais 1. OBJETIVO Projetar e testar circuitos com amplificadores operacionais (Amp Op). 2. MATERIAL UTILIZADO Componentes Quantidade Material Utilizado Kit Número da Caixa Código Uninter 1 Amp Op LM358 Boole 8 0202094 vários Resistores Edison 5 0110018 a 0110038 1 Potenciômetro de 10kΩ Edison 5 0102060 Equipamentos / Ferramentas (kit) Quantidade Descrição Kit Número da Caixa Código Uninter 1 Osciloscópio / Analisador Lógico Boole 7 0201071 1 Multímetro Edison 1 0101001 1 Adaptador AC Edison 3 0101003 2 Clip de bateria Edison 3 0102006 2 Baterias de 9V A serem adquiridas pelo aluno 1 Protoboard Edison 2 0101002 1 Adaptação de Áudio Boole 11 0201124 Pró-reitoria de EaD e CCDD 2 Prof. Viviana R. Zurro Instrumentação Eletrônica Termo de responsabilidade (Disclaimer): Os danos que os dispositivos e componentes possam vir a sofrer por falta de leitura dos documentos aqui indicados e cumprimento das recomendações contidas nos mesmos são de total responsabilidade do aluno. Gerador de sinais Alimentação: Adaptador AC Gerador: Adaptação de Áudio Montagem: Arquivo em anexo - Amplificador do gerador.pdf Geração de sinal: http://onlinetonegenerator.com/ (ou similar) Diagrama de pinos do amplificador operacional LM358 Pró-reitoria de EaD e CCDD 3 Prof. Viviana R. Zurro Instrumentação Eletrônica 3. INTRODUÇÃO O amplificador operacional (Amp Op) tem esse nome porque inicialmente foi projetado para realizar operações matemáticas com o sinal (ou sinais) de entrada (computação analógica). Desde sua criação passou por inúmeras melhorias, ganhando assim posição de destaque executando as mais variadas funções com um único circuito integrado e poucos componentes externos. Estude as Aulas Práticas 1 e 2 (AULA 7 e AULA 8 respectivamente), assista os vídeos do professor e siga exatamente as dicas de montagem dos circuitos. 4. EXPERIÊNCIA 1: AMPLIFICADOR INVERSOR Figura 1: Amplificador inversor. Neste esquema, os terminais de alimentação do circuito não são mostrados. Fórmulas: 𝐴𝑉 = 𝑣𝑜 𝑣𝑖 = − 𝑅2 𝑅1 Projetar o circuito para ter um ganho AV = - último número do RU do aluno (exemplo RU 1122334, Av será igual a -4; se o último número for 0 ou 1 adotar o número 3). Adote o resistor 𝑅1 (entre 1kΩ e 3,3kΩ) e calcule 𝑅2 em função dele. Para os resistores calculados adotar o resistor de valor comercial mais próximo, exemplo: se o resistor calculado foi de 3kΩ, adotar 2,7kΩ ou 3,3kΩ (não tem problema em adotar um ou o outro). Recalcule o ganho de tensão agora com os valores comerciais dos resistores adotados e coloque este valor na Tabela 1. Métodos Pró-reitoria de EaD e CCDD 4 Prof. Viviana R. Zurro Instrumentação Eletrônica 1. Antes de montar verifique a tensão das baterias de 9V. 2. Verifique a pinagem do circuito integrado (CI) e monte o circuito da Figura 1. Certifique-se que a (ou as) fonte de alimentação e o terminal terra estão nos pinos corretos. 3. Ligue as baterias. 4. Ajuste o Gerador de sinais (no site Online Tone Generator) para fornecer um sinal senoidal de 500mV de tensão de pico a pico (aproximado), com uma frequência aproximada de 1kHz. 5. Coloque este sinal na entrada do amplificador como mostra a Figura 1 e verifique no osciloscópio os sinais de entrada e saída. Canal 1 sinal de entrada e Canal 2 sinal de saída. a. A ponta de prova do Canal 1 do osciloscópio deverá ser colocada como indica o conector amarelo e a ponta de prova do Canal 2 como indica o conector azul. Os terminais terra das duas pontas deverão ser colocados no terra do circuito. b. Mostre num gráfico os sinais de entrada e saída. De preferência coloque um print da tela do osciloscópio. Os sinais deverão ficar parecidos com os mostrados na Figura 2, levando em conta que o ganho vai ser diferente para cada aluno. c. Usando os valores de pico a pico dos sinais de entrada e saída calcule o ganho de tensão 𝐴𝑉 = 𝑣𝑜 𝑣𝑖 e preencha a Tabela 1. d. Varie o formato, amplitude, forma de onda e frequência do sinal de entrada (no site) e verifique o sinal de saída. A resposta do sistema é linear? Porque? Pesquise. e. Aumente a amplitude do sinal de entrada para 10V pico a pico. O que acontece com o sinal de saída se o sinal de entrada é grande? Porque? Pesquise. f. Compare o ganho medido com o ganho calculado e explique o resultado. Pode ser ligeiramente diferente, explique porque. Pró-reitoria de EaD e CCDD 5 Prof. Viviana R. Zurro Instrumentação Eletrônica Figura 2: Sinais de entrada e saída do amplificador inversor. O sinal de saída está invertido porque o amplificador é inversor e tem ganho negativo. Tabela 1: Ganho do amplificador inversor. AVcalculado − 𝑹𝟐 𝑹𝟏 AVmedido 𝒗𝒐 𝒗𝒊 Pró-reitoria de EaD e CCDD 6 Prof. Viviana R. Zurro Instrumentação Eletrônica 5. EXPERIÊNCIA 2: AMPLIFICADOR NÃO INVERSOR Figura 3: Amplificador não inversor. Neste esquema, os terminais de alimentação do circuito não são mostrados. Fórmulas: 𝐴𝑉 = 𝑣𝑜 𝑣𝑖 = 1 + 𝑅2 𝑅1 Projetar o circuito para ter um ganho AV = último número do RU do aluno (exemplo RU 1122334, Av será igual a 4; se o último número for 0 ou 1 adotar o número 4). Adote o resistor 𝑅1 (entre 1kΩ e 3,3kΩ) e calcule 𝑅2 em função dele. Para os resistores calculados adotar o resistor de valor comercial mais próximo, exemplo: se o resistor calculado foi de 3kΩ, adotar 2,7kΩ ou 3,3kΩ (não tem problema em adotar um ou o outro). Recalcule o ganho de tensão agora com os valores comerciais dos resistores adotados e coloque este valor na Tabela 2. Métodos 1. Antes de montar verifique a tensão das baterias de 9V. 2. Verifique a pinagem do circuito integrado (CI) e monte o circuito da Figura 1. Certifique-se que a (ou as) fonte de alimentação e o terminal terra estão nos pinos corretos. 3. Ligue as baterias. 4. Ajuste o Gerador de sinais (no site Online Tone Generator) para fornecer um sinal senoidal de 500mV de tensão de pico a pico (aproximado), com uma frequência aproximada de 1kHz. 5. Coloque este sinal na entrada do amplificador como mostra a Figura 3 e verifique no osciloscópio os sinais de entrada e saída. Canal 1 sinal de entrada e Canal 2 sinal de saída. Pró-reitoria de EaD e CCDD 7 Prof. Viviana R. Zurro Instrumentação Eletrônica a. A ponta de prova do Canal 1 do osciloscópio deverá ser colocada como indica o conector amarelo e a ponta de prova do Canal 2 como indica o conector azul. Os terminais terra das duas pontas deverão ser colocados no terra do circuito. b. Mostre num gráfico os sinais de entrada e saída. De preferência coloque um print da tela do osciloscópio. Os sinais deverão ficar parecidos com os mostrados na Figura 4, levando em conta que o ganho vai ser diferente para cada aluno. c. Usando os valores de pico a pico dos sinais de entrada e saída calcule o ganho de tensão 𝐴𝑉 = 𝑣𝑜 𝑣𝑖 e preencha a Tabela 2. Figura 4: Sinais de entrada e saída do amplificador não inversor. O sinal de saída está em fase com a entrada porque o amplificador tem ganho positivo. Tabela 2: Ganho do amplificador inversor. AVcalculado 𝟏 + 𝑹𝟐 𝑹𝟏 AVmedido 𝒗𝒐 𝒗𝒊
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