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Engenharia Elétrica Laboratório de Eletrônica Aplicada Exp 01 - 1 Experiência 01 – Amplificador Diferencial 1 OBJETIVO • Analisar e entender o funcionamento de um amplificador diferencial, com entrada simples ou diferencial e saída simples ou diferencial; • Medir os ganhos experimentalmente e comparar com os valores teóricos calculados; • Entender o funcionamento de um espelho de corrente e verificá-lo em um amplificador diferencial. 2 RESUMO TEÓRICO Dentre os diversos tipos de amplificadores que podem ser construídos com dispositivos discretos, o amplificador diferencial constitui-se em uma topologia com características particulares que o torna interessante para ser utilizado como estágio de entrada de amplificadores integrados, como os Amplificadores Operacionais. Um amplificador diferencial possui 2 entradas e 2 saídas, podendo ter alimentação simples ou simétrica. Dependendo da maneira como o sinal de entrada é aplicado (apenas em uma das entradas, nas duas entradas com valores diferentes ou com valor igual nas duas entradas), o ganho, e por conseqüência, a tensão obtida na saída, podem ser alterados. Dependendo do modo como a carga é ligada, apenas em uma saída ou entre as duas saídas, novamente podem ser obtidos valores diferentes de ganhos para cada situação. A utilização de espelhos de corrente para a polarização destes circuitos oferece a alta impedância necessária nos coletores e nos emissores dos transistores do par diferencial, contribuindo também para a necessária equalização das correntes nos dois ramos do par diferencial. 3 PARTE PRÁTICA 3.1 Equipamentos a) Fonte de Alimentação Simétrica 0-20 V b) Multímetro Digital Data: ____/____/____ Bancada: ________ Nome: ____________________________________________________ RA: _______________ Nome: ____________________________________________________ RA: _______________ Nome: ____________________________________________________ RA: _______________ Engenharia Elétrica Laboratório de Eletrônica Aplicada Exp 01 - 2 c) Gerador de Funções d) Osciloscópio e) ProtoBoard f) Resistores 1kΩ (1), 100kΩ (4) (todos de ¼ W) g) Transistores BC549C (2) 3.2 Circuito Utilizado Utilizando-se do Protoboard, montar o circuito da figura 1, tomando o cuidado para não entortar demais os terminais dos componentes, para não danificá-los. Fig. 1 – Circuito do Amplificador Diferencial 3.3 Determinação da polarização do par diferencial a) Ligue o circuito e ajuste VCC para e VEE para obter as tensões de alimentação +12V e ̵ 12V. b) Aterre as entradas vi1 e vi2 e meça, com o voltímetro, as tensões de polarização nos coletores e nos emissores de Q1 e Q2. Anote os resultados na tabela da figura 2. VCC VEE VC1 VC2 VE1=VE2 Fig. 2 – Tensões de polarização do par diferencial Engenharia Elétrica Laboratório de Eletrônica Aplicada Exp 01 - 3 3.4 Determinação da Amplificação de Sinais para Entrada Simples / Saída Simples a) Desconecte a entrada vi1 do terra e aplique um sinal senoidal de 10mV de pico, freqüência de 1kHz. Mantenha a entrada vi2 aterrada e a saída vo1 em aberto. Esboce na figura 3 as formas de onda de tensão de entrada, e a saída observada em vo2. OBS: Para poder verificar a defasagem entre os dois sinais, observe os dois canais do osciloscópio ao mesmo tempo, embora em escalas diferentes devido ao ganho. b) Mantenha o canal 1 em vi1 e passe o canal 2 do osciloscópio para a saída vo1. Esboce a forma de onda de vo1 juntamente com a tensão vo2. Observe a defasagem e os valores de pico-a-pico de ambas as ondas. c) Calcule o ganho teórico e compare com o ganho experimental observado nesta situação. Ganho Teórico: _______________ Ganho Experimental: _______________ Os resultados estão coerentes? O ganho experimental está próximo do esperado? Canal 1 – Vi1 (gerador) – escala vertical: ____ mV/div Canal 2 – Vo2 (saída) – escala vertical: _____ V/div escala horizontal (ambos): _____ ms/div Fig. 3 – Ganho Diferencial – Entrada e Saída Simples Engenharia Elétrica Laboratório de Eletrônica Aplicada Exp 01 - 4 3.5 Determinação da Amplificação de Sinais para Entrada Simples / Saída Diferencial a) Com o mesmo circuito em funcionamento, meça a tensão diferencial de saída. Para tanto, conecte o canal 1 do osciloscópio na saída vo2 e o canal 2 do osciloscópio na saída vo1 e faça a leitura da saída diferencial (o osciloscópio deverá estar no modo diferencial de leitura, fornecendo: vo2 – vo1 ). Esboce a forma de onda observada na figura 4. Canal 1 – Canal 2 (tensão diferencial de saída) escala vertical: _____ V/div escala horizontal: _____ ms/div Fig. 4 – Ganho Diferencial – Entrada Simples e Saída Diferencial b) Calcule o ganho teórico e compare com o ganho experimental observado nesta situação. Ganho Teórico: _______________ Ganho Experimental: _______________ Os resultados estão coerentes? O ganho experimental está próximo do esperado? 3.6 Análise para Modo Comum / Saída Simples a) Desligue o modo diferencial do osciloscópio. b) Conecte as duas entradas do amplificador diferencial no gerador, ajustando as entradas de modo que vi1 = vi2 com 100 mVp, freqüência 1kHz, senoidal. c) Esboce na figura 5 as formas de onda de tensão de entrada, e a saída observada em vo2. d) Calcule o ganho teórico e compare com o ganho experimental observado nesta situação Engenharia Elétrica Laboratório de Eletrônica Aplicada Exp 01 - 5 Ganho Teórico: _______________ Ganho Experimental: _______________ Os resultados estão coerentes? O ganho experimental está próximo do esperado? Canal 1 – entrada de modo-comum escala vertical: _____ V/div Canal 2 – Vo2 (saída) – escala vertical: _____ V/div escala horizontal (ambos): _____ ms/div Fig. 4 – Ganho de Modo Comum - Saída Simples 3.7 Análise para Modo Comum / Saída Diferencial a) Com o mesmo circuito em funcionamento, meça a tensão diferencial de saída, com o osciloscópio em modo diferencial. Qual foi o resultado obtido nesta situação? Este resultado era o esperado?
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