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1 UNIVERSIDADE ALTO VALE DO RIO DO PEIXE – UNIARP CURSO DE ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO THIAGO HORN AMPLIFICADORES OPERACIONAIS LM324 – LM741 CAÇADOR 2014 2 THIAGO HORN AMPLIFICADORES OPERACIONAIS LM324 – LM741 Projeto apresentado como exigência para a obtenção de nota da disciplina de Eletrónica Básica, do Curso de Engenharia de Controle e Automação, ministrado pela Universidade Alto Vale do Rio do Peixe – UNIARP, sob orientação do(a) professor(a): Marcelo Bogorny CAÇADOR 2014 3 SUMÁRIO 1 1 O QUE É UM AMPLIFICADOR OPERACIONAL................................................04 1.1 DIAGRAMA DE CIRCUITO DE UM AMPLIFICADOR OPERACIONAL..............05 2 AMPLIFICADOR OPERACIONAL LM324.............................................................06 2.1 APLICAÇÃO DO AMPLIFICADOR OPERACIONAL 324.....................................06 2.1.1 Um Sensor de Claridade.................................................................................06 3 AMPLIFICADOR OPERACIONAL 741..................................................................07 3.1 FUNÇÕES BÁSICAS...........................................................................................07 3.2 UM SENSOR DE CLARIDADE............................................................................07 4 1 O QUE É UM AMPLIFICADOR OPERACIONAL "Um amplificador operacional ou amp op, (Figura 01), é um amplificador com um ganho muito alto que possui duas entradas, uma inversora (-) e uma não inversora (+). A tensão de saída é a diferença entre as entradas + e - , multiplicado pelo ganho em malha aberta...". Esta é a definição técnica. Figura 01: Amplificador Operacional Fonte: http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/artigos/54- dicas/2055-art318.html O amplificador operacional recebeu este nome porque foi projetado inicialmente para realizar operações matemáticas utilizando a tensão como uma analogia de outra quantidade. Esta é à base dos computadores analógicos onde os amplificadores operacionais eram utilizados para realizar as operações matemáticas básicas (adição, subtração, integração, diferenciação, e outras). Neste sentido, um verdadeiro amplificador operacional é um elemento do circuito ideal. Os amplificadores reais utilizados, feitos de transístores, válvulas, ou outros componentes amplificadores, são aproximações deste modelo ideal. Os amplificadores operacionais foram desenvolvidos na era das válvulas termoiônicas, onde eles eram usados em computadores analógicos. Os amplificadores modernos são normalmente construídos em circuitos integrados, apesar de ocasionalmente serem feitos com transistores discretos, e geralmente possuem parâmetros uniformes com encapsulamentos e necessidades de alimentação padronizadas, possuindo muitos usos na eletrônica. A maioria dos amplificadores simples, duplos ou quadruplos disponíveis possuem uma pinagem padronizada que permite que um tipo seja substituído por outro sem mudanças na pinagem. Um amplificador específico pode ser escolhido pelo seu ganho em malha aberta, largura de banda, nível de ruído, impedância de 5 entrada, consumo da potência, ou uma combinação de alguns destes fatores. Historicamente, o primeiro amplificador operacional integrado a tornar-se largamente disponível foi o Fairchild UA-709, no final dos anos 60, porém isto foi rapidamente modificado pelo desempenho superior dos 741, que é mais fácil de utilizar, e provavelmente o mais conhecido da eletrónica - todos os principais fabricantes produzem uma versão deste chip clássico. O 741 possui transístores bipolares, e segundo os padrões modernos possui um desempenho considerado médio. Projetos melhorados baseados no transístor FET surgiram no final dos anos 70, e as versões com MOSFET no início dos anos 80. Há ainda os chamados amp ops Bi-FET, que combinam transístores bipolares e MOSFETs, e que aproveitam as melhores características de ambos. Bi-FETs típicos são os CA3130 e CA3140 da RCA. 1.1 DIAGRAMA DE CIRCUITO DE UM AMPLIFICADOR OPERACIONAL O terminal com o sinal (-) é chamado entrada inversora, que significa que o sinal aplicado nela irá aparecer na saída com sinal invertido, enquanto que o terminal marcado com o sinal (+) é chamado de entrada não inversora, que significa que o sinal aplicado nela irá aparecer na saída em fase (com o mesmo sentido do sinal de entrada). Entendemos que os sinais de (+) e (-) não denotam algum tipo de tensão, apenas significam que o sinal que aparece na saída (Vo) é a diferença entre os sinais aplicados em V2 (+) e V1 (-), que é Vo = V2 - V1. Quando não há feedback (realimentação do sinal), nenhuma tensão ou capacitor entre a saída e a entrada do amplificador operacional é dito que ele está em malha aberta (ganho em malha aberta). 6 2 AMPLIFICADOR OPERACIONAL LM324 O Amplificador Operacional LM324, (Figura 02), consiste em 4 amplificadores de alto ganho. Pode ser alimentado com fontes de alimentação não-simétrica (única fonte de alimentação) ou com fontes de alimentação simétricas (dupla alimentação). Figura 02: Amplificador Operacional LM324 Fonte: http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/artigos/54- dicas/2055-art318.html 2.1 APLICAÇÃO DO AMPLIFICADOR OPERACIONAL 324 2.1.1 Um Sensor de Claridade Estes tipos de sensores são usados em todos os tipos de robôs seguidores de linha e robôs contra incêndio. Eles usualmente contêm um fotosensor e um comparador. Ou uma combinação de emissor IR / sensor. Normalmente são usados CI's tais como o LM339 (comparador especializado) ou LM324 (amplificador operacional quadruplo), este último é preferido, pois funciona com fontes entre 0-5V. 7 No circuito acima para LM324 a saída é baixa quando o circuito está sob uma superfície preta. Ajuste o potenciômetro de 20k para melhores resultados. O circuito trabalha da seguinte forma: quando existe tensão no sensor > existirá tensão no potenciômetro de 20k também levando o circuito ao nível alto (no caso do foto sensor), caso não exista tensão no sensor o circuito estará em nível baixo ou zero. 3 AMPLIFICADOR OPERACIONAL 741 O amplificador operacional 741 é, sem dúvida alguma, o mais conhecido de todos. Podendo operar com tensões entre 6 e 18 V tipicamente e com uma frequência de transição em torno de 1 MHz, este componente pode ser usado em osciladores, filtros, circuitos lógicos, na amplificação de sinais AC e DC e até como driver. Os circuitos dados a seguir demonstram todo o potencial de uso deste componente. 3.1 FUNÇÕES BÁSICAS Um amplificador operacional pode ser empregado para fazer diversas funções, apenas conectando alguns componentes extras como capacitores e resistores em seus terminais. 3.2 UM SENSOR DE CLARIDADE Estes tipos de sensores são usados em todos os tipos de robôs seguidores de linha e robôs contra incêndio. Eles usualmente contêm um fotosensor e um comparador. Ou uma combinaçãode emissor IR / sensor. Normalmente são usados 8 CI's tais como o LM339 (comparador especializado) ou LM324 (amplificador operacional quadruplo), este último é preferido, pois funciona com fontes entre 0-5V. No circuito, (Figura 03), para LM324 a saída é baixa quando o circuito está sob uma superfície preta. Ajuste o potenciômetro de 20k para melhores resultados. O circuito trabalha da seguinte forma: quando existe tensão no sensor > existirá tensão no potenciômetro de 20k também levando o circuito ao nível alto (no caso do foto sensor), caso não exista tensão no sensor o circuito estará em nível baixo ou zero. Figura 03: Circuito com LM324 Fonte: http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/artigos/54- dicas/2055-art318.html
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