Relatório 4 AmpOp Daniel Moreira Freire

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA 
CATARINA 
 
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ELETRÔNICA INDUSTRIAL 
 
 
DISCIPLINA: AMPLIFICADORES OPERACIONAIS 
 
 
EXPERIMENTO 04 - AMPLIFICADORES OPERACIONAIS – 
SLEW RATE – RESPOSTA EM FREQUENCIA 
 
 
 
 
 
Daniel Moreira Freire 
 
 
 
Prof. Dr. Luis Carlos Martinhago Schlichting 
 
 
 
 
 
Florianópolis, SC - 27 de novembro de 2018 
 
1 
 
 
SUMÁRIO 
1.INTRODUÇÃO ................................................................................................ 2 
2.OBJETIVO PRINCIPAL .................................................................................. 3 
2.1 OBJETIVOS SECUNDÁRIOS .................................................................. 4 
3. DESENVOLVIMENTO ................................................................................... 5 
3.1 REVISÃO DA LITERATURA .................................................................... 5 
3.1.1 Slew Rate (SR) .................................................................................. 5 
3.1.2 Resposta em frequência .................................................................... 6 
3.1.3 Amplificador não inversor ................................................................... 6 
3.2 ANALISE TEÓRICA ................................................................................. 7 
3.3 ANALISE COMPUTACIONAL .................................................................. 7 
3.3.1 Circuito com amplificador não inversor (P1) ...................................... 7 
3.3.2 Circuito com amplificador não inversor (P2) .................................... 17 
3.3.2.1 Curva de Ganho X Frequência .................................................. 19 
3.3.2.2 Curva de Fase X Frequência ..................................................... 23 
4. CONCLUSÃO .............................................................................................. 29 
5. REFERÊNCIAS ............................................................................................ 30 
6. ANEXOS ...................................................................................................... 31 
6.1 DATASHEET DO LF351 ............................................................................ 31 
6.2 DATASHEET DO LM741 ........................................................................... 33 
 
 
 
 
 
 
2 
 
 
 
1.INTRODUÇÃO 
 
O documento aqui presente tratasse do relatório, da disciplina de amplificadores 
operacionais, que abordara a análise do Slew Rate (SR) e será buscado respostas 
através da frequência. 
Foi aplicado diferentes frequências e ganhos. Com o intuito de observar e analisar 
como cada circuito se comportar. Coletando os dados e comparando-os. 
Nesse relatório tem resultados esperados, mas sim resultados inesperados. Isso 
tem como significado o comportamento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
2.OBJETIVO PRINCIPAL 
 
Analisar e comparar os paramentos dos slew rate para os amp-ops 741 e 351. 
Obter respostas em frequência em circuitos amplificadores com ganhos diferentes. 
Relacionar o conhecimento adquirido nos experimentos anteriores. 
. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
2.1 OBJETIVOS SECUNDÁRIOS 
 
O relatório trás ao aluno, diferentes técnicas para analisar um determinado sinal. 
Seu comportamento desde a teoria até a prática, mostrando as variações dos valores. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 
3. DESENVOLVIMENTO 
 
Na folha de relatório, determinava o experimento em duas partes. Primeira parte 
determinar e comparar os paramentos dos slew rates, em um circuito amplificador não 
inversor , nos ampops LM741 e LF351,com um pulso de entrada 4Vp (+4/0V), com 
frequência de 10 KHz, que deveria ser montado e simulado. Foi descrito que na 
simulação, o tempo de subida e descida do pulso, deveria ser ajustado para 1ns e 
razão cíclica de 50%. 
Ainda na primeira parte, pedia-se para aumentar a frequência do pulso 
gradativamente, e analisar o que acontece com o sinal de saída. 
Na parte 2 pedia-se para obter respostas em frequência, para circuitos não 
inversores com os ampops LM741 e LF351.Com ganhos de 3,8,80 e 800. Aplicando 
um sinal senoidal na entrada do circuito, com 10mVp e 300Hz. No qual poderia usar o 
gerador de função. 
O experimento foi começado pela parte teórica, para determinar os valores dos 
resistores, para os ganhos (3, 8, 80 e 800). Feito isso foi realizado a simulação dos 
circuitos no software “PROTEUS” e analisando os sinais de entrada e de saída. 
Na parte prática houve uma divisão, no qual o circuito amplificador não inversor, 
foi montado em bancada e o circuito inversor foi montado no laboratório remoto. 
 
3.1 REVISÃO DA LITERATURA 
3.1.1 Slew Rate (SR) 
 O SR é a taxa de variação da tensão por unidade de tempo, no sinal de um 
amplificador. O SR já vem estipulado no datasheet, dos amplificadores. Só que, vários 
fatores podem influenciar no valor do SR, por isso que os fabricantes colocam no 
datasheet em quais temperatura, frequência e amplitude, foi calculado o valor do SR. 
 Idealmente o valor do SR é infinito, no qual quer dizer que o sinal amplificado tem 
ganho instantâneo, mas é isso que acontecesse na pratica. 
A formula usado para encontrar o SR é: 
 𝑆𝑅 = 
Δ𝑉
Δ𝑇
= 
𝑉2− 𝑉1
𝑇2−𝑇1
 
SR= taxa de variação da tensão por unidade de tempo - V/µs 
V1= tensão inicial- volts 
6 
V2= tensão final - volts 
T1= tempo inicial- segundos 
 T2= tempo final- segundos 
 
3.1.2 Resposta em frequência 
 É analise do comportamento de um sinal de um sistema, as variações do ganho 
em relação os níveis de frequência. 
 
3.1.3 Amplificador não inversor 
Na fig. 1 tratasse de um amplificador não inversor, com realimentação negativa. 
A formula de ganho para esse tipo de conexão da é dado por 𝐺 =
𝑉𝑠
𝑉𝑒
= 1 +
𝑅2
𝑅1
, no qual: 
Vs = Tensão de saida 
Ve = V1 = Tensão de entrada 
R2 = Rf = Resistor 
R1 = Ri = Resistor 
 
 
Figura 1- Amplificador não inversor (BOYLESTAD; NASHELSKY, 2013) 
 
7 
3.2 ANALISE TEÓRICA 
Foi primeiro estipulado os valores dos resistores para os ganhos (3, 8, 80 e 800) 
no circuito amplificador usando a formula de ganho, da configuração do amplificador não 
inversor: 𝐺 = 1 +
𝑅2
𝑅1
 . 
Gerando os seguintes valores 
G= 3 – R1= 2Ω e R2= 4Ω 
G= 8 – R1= 8Ω e R2= 56Ω 
G= 80 – R1= 8Ω e R2= 632Ω 
G= 800 – R1= 8Ω e R2= 6k392Ω 
Após ter sido encontrado os valores dos resistores, foi passado para a parte da 
analise computacional. 
 
3.3 ANALISE COMPUTACIONAL 
 Nesta etapa a coleta de dados e analise foi toda feita com o software PROTEUS, 
somente a parte de cálculos que não. 
 
3.3.1 Circuito com amplificador não inversor (P1) 
 Na fig.2 esta os dois circuitos que foram simulados e analisados, na primeira 
parte.No qual um estão os ampop’s LM741 e LF 351. 
8 
 
Figura 2 - Circuitos Não inversores 
 Os sinais entrados do circuitos da fig. 2 estão na fig. 3. 
 
Figura 3 - Sinais de entrada dos circuitos (P1) 
9 
Na fig. 3 o sinal em amarelo, é o sinal da entrada do ampop LM741 e o sinal 
rosa é da entrada do ampop LF351. 
Os sinais amplificados dos ampops está na fig. 4. 
 
Figura 4 - Sinais de saída dos circuitos (P1) 
Analisando ossinais amplificados da fig.4 notasse que as amplitudes estão na 
mesma dos sinais de entrada. Isso porque os circuitos estão configurados como 
seguidor de tensão. Uma das características dessa configuração é que o sinal de 
saída é igual o sinal de entrada. 
O sinal em azul da fig. 4 é do ampop LM741 e o sinal verde é do ampop LF351. 
Na fig. 5, foram coletados os dados para calcular o slew rate (SR) do ampop 
LM741. 
10 
 
Figura 5- Slew rate do ampop LM741 
Usando a fórmula do SR, com os dados coletados na fig. 5, no qual ΔV =3.72V 
e ΔT= 5.98µS. O SR =0.622V/µS. 
Na fig. 6 está os dados coletados para calcular os SR do ampop 351. 
11 
 
Figura 6- Slew rate do ampop LF351 
 Com os dados da fig. 6 de Δ V=3.60V e ΔT=0.34396 µS, calculando valor do SR 
do ampop LF341 é de 10.46 V/µS. 
 Na folha de rosto pedia-se para aumentar a frequência do sinal de entrada 
gradativamente e observar o comportamento do sinal de entrada. 
 Na fig. 7 e 8 estão os sinais com a frequência estabelecida na folha de relatório, 
de 10KHz. 
12 
 
Figura 7 - Frequência 10KHz - ampop 741 
 
Figura 8 - Frequência 10KHz - ampop 351 
13 
Aumentando a frequência para 100KHz, resultado está nas fig. 9 e 10 
 
Figura 9- Frequência 100KHz - ampop 741 
14 
 
Figura 10- Frequência 100KHz - ampop 351 
 A frequência foi aumentada para 1MHz, nas fig. 11 e 12. 
15 
 
Figura 11- Frequência 1MHz - ampop 741 
 
Figura 12 - Frequência 1MHz - ampop 351 
16 
 Foi feito um último aumento da frequência para 10MHz, que consta nas fig. 13 e 
14. 
 
Figura 13 -Frequência 10MHz - ampop 741 
17 
 
Figura 14 - Frequência 10MHz - ampop 351 
Analisando as fig’s. de 7 á 14, consegue-se observar que com o aumento da 
frequência, está influenciando o ganho no sinal amplificado, no qual o circuito não 
funcionara corretamente. 
O valor do Slew Rate para ambos os ampop’s, é considerado irregular para 
frequências tão altas, como por exemplo a de 10MHz. No qual os ampop’s não consegue 
acompanhar o sinal de entrada, por causa da grande variação constante de 0 a 4V. 
 Foi possível observar que o ampop LF351, consegue trabalhar em frequência mais 
altas que o LM741, isso por qual da diferença do valor SR 
 
3.3.2 Circuito com amplificador não inversor (P2) 
 
 Na parte 2 do relatório que consta nesse item, as respostas serão obtidas em 
relação da frequência. No qual deve se ter “curva de ganho X frequência” e “cursa de fase 
X frequência” com os ganhos citados no item 3.2. As análise serão feitas nos dois ampop 
LM741 e MF351. 
18 
 Todos os circuitos desse item contem um sinal de 10mVp, uma frequência de 
300Hz. 
 Nas figs. 15 e 16 estão os circuitos que foram analisados nessa etapa 
 
Figura 15 - circuitos 741 – Ganhos (3;8;80;800) 
 
Figura 16 - circuitos 351 - Ganhos (3;8;80;800) 
 
19 
3.3.2.1 Curva de Ganho X Frequência 
 Nesse momento irá ser mostrado a cursa de ganho dos ampop’s LM741 e LF351, 
em relação a frequência. Em si, ira ser representado em gráfico, quanto pode ser 
aumentado a frequência de um sinal de entrada do ampop, sem influenciar no seu ganho 
máximo. 
 Das figuras 16 a até 21 será mostrado a análise feita com o ampop LM741 
 
Figura 17 - Ampop 741 - Ganho 8 
 
Figura 18 - Ampop 741 - Ganho 8 
20 
 
Figura 19 - Ampop - Ganho 80 
 
Figura 20 - Ampop 741 - Ganho 800 
 
Figura 21 - Ampop 741 – Todos os Ganhos 
21 
 Com a fig. 21 é possível cotar com clareza que quando maior for a frequência menor 
será o ganho. Comparando os ganhos 3 e 800, o sinal G3 começa a perde seu ganho 
próxima a 100kHz, já o sinal G800 1 após 100Hz seu ganho começa diminuir 
 A partir da fig. 22 até a fig. 26 será somente a análise com o ampop LF351. 
 
Figura 22 - Ampop 351 - Ganho 3 
 
Figura 23 - Ampop 351 - Ganho 8 
22 
 
Figura 24 - Ampop 351 - Ganho 80 
 
Figura 25 - Ampop 351 - Ganho 800 
23 
 
Figura 26 - Ampop 351- Todos os Ganhos 
 Analisando a fig. 26 e comparando com a fig.21, é possível perceber que a curva 
de ganho do ampop LF351 é maior que a do LM741, suportando frequência maiores sem 
diminuir o ganho do sinal. Isso por causa do valor do Slew Rate, dos ampop’s. 
 No qual o SR do LF351 é maior do que do LM741. Com isso obtém uma resposta 
mais rápida, em relação a variação de amplitude do sinal de entrada do ampop. 
 Já foi citado na descrição da fig.21 que o sinal com ganho 3 comparado com o sinal 
de ganho 800, consegue trabalhar em frequências maiores sem influenciar no seu 
ganho.Na fig.26 percebesse a mesma coisa. 
 
3.3.2.2 Curva de Fase X Frequência 
 Nessa parte será mostrado a cursa de fase, em forma de gráficos. 
Da fig. 27 ate a fig. 31 será a análise do ampop LM741. 
24 
 
Figura 27- Cursa de Fase do ampop 741- Ganho 3 
 
Figura 28 - Cursa de Fase do ampop 741- Ganho 8 
25 
 
Figura 29- Cursa de Fase do ampop 741- Ganho 80 
 
Figura 30- Cursa de Fase do ampop 741- Ganho 800 
 
26 
 
Figura 31 - Cursa de Fase do ampop 741- Todos os Ganhos 
 
 Da fig. 32 á 36 está analise com o ampop LF351 
 
 
Figura 32 - Cursa de Fase do ampop 351- Ganho 3 
27 
 
Figura 33 - Cursa de Fase do ampop 351- Ganho 8 
 
Figura 34 - Cursa de Fase do ampop 351- Ganho 80 
28 
 
Figura 35 - Cursa de Fase do ampop 351- Ganho 800 
 
Figura 36 - Cursa de Fase do ampop 351- Todos os ganhos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
29 
4. CONCLUSÃO 
 Esse experimento foi realmente interessante, pois tratou de vários fatores, tantos 
teóricos como práticos. 
 Ajudou a compreender alguns conceitos vistos de sala de aula, mas algumas 
dúvidas ainda permaneceram. Como na parte da cursa de transferência, no qual não 
consegui compreender e montar o gráfico corretamente 
 Um experimento desse tipo é muito bom pois, obriga a sair da zona de conforto e 
ir buscar novas fontes de pesquisa. 
 Nesse experimento não teve essa do “resultado esperado”, pois a atividade era 
para analisar o comportamento dos circuitos em determinadas circunstâncias. 
 As comparações, foram feitas nos seus respectivos itens, não feito como nos 
relatórios anteriores, criado um item exclusivo para a comparação. 
 
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5. REFERÊNCIAS 
 
 
WIKIVISUALLY. Amplificador operacional. Disponível em: 
<https://wikivisually.com/lang-es/wiki/Amplificador_operacional>. Acesso em: 21 de 
setembro 2018. 
 
 https://www.youtube.com/watch?v=RP2xVnvDEGU. Acesso em: 21 de novembro 2018. 
 
 
Experimento 1 - Amplificadores Operacionais, Estruturas básicas. Bruno Luis Schutz, 
Victória Fabris de Souza 2018/1. 
 
Alunos do Cursor Tecnólogo em Eletrônica Industrial 
 
http://www2.feg.unesp.br/Home/PaginasPessoais/ProfMarceloWendling/3---
amplificadores-operacionais-v2.0.pdf 
 
http://blog.novaeletronica.com.br/o-que-e-um-amplificador-operacional/ 
 
http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/matematica-para-eletronica/4653-formulas-
paraamplificadores-operacionais-m251.html 
 
 
 
 
 
 
 
 
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6. ANEXOS 
6.1 DATASHEET DO LF351 
 
Figura 37 - ANEXO A1 - Datasheet LF351 
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Figura 38 - ANEXO A2 - Datasheet LF351 
 
Figura 39 - ANEXO A3 - Datasheet LF351 
 
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6.2 DATASHEET DO LM741 
 
Figura 40 - ANEXO B1 - Datasheet LM741 
 
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Figura 41 - ANEXO B2 - Datasheet LM741