Relatorio Amp op II

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Universidade Federal do Rio Grande do Sul
Escola de Engenharia
Departamento de Engenharia Elétrica
ENG04447
Eletrônica Fundamental I-A
Relatório do Laboratório nº 2
Amplificador Operacional II
Grupo: 	Adriano Carafini
		William Cabral Guimarães
		Turma F
1) INTRODUÇÃO
 	Amplificadores operacionais, ou amp op, primeiro assunto a ser tratado na disciplina de Eletrônica Fundamental 1-B, são dispositivos que possuem uma ampla variedade de aplicação em toda eletrônica. Como prova de funcionalidade tem-se que, por exemplo, esses dispositivos são usados na amplificação de sinais, na realização de funções matemáticas tais como soma, subtração, divisão, produto, integração e diferenciação, além de outras aplicações.
	O estudo teórico dos amplificadores operacionais é feito sob a condição de que o dispositivo é ideal. Porém o amplificador real, apesar de ter um comportamento que pouco se difere do amp op ideal, tem as suas particularidades. De todos os efeitos ímpares dos amplificadores reais, esse relatório irá tratar de três deles, que são, tensão de off-set, correntes de polarização, e um efeito conhecido como Slew Rate.
	 
2) EXPERIMENTO
	O experimento deste laboratório pode ser dividido em três partes, cada uma dessas é descrita a seguir.
	
2.1) Tensão de off-set
	
	Teoricamente, a tensão de saída de um amplificador operacional ideal quando às suas entradas é aplicada uma tensão de 0 V, é nula. Quando a mesma condição é imposta às entradas de um amp op real, a tensão de saída pode não ser nula, nesse caso Vout é o valor da tensão de off-set.
	A primeira parte do experimento tem como objetivo determinar a magnitude da tensão de off-set (Vos). Para isso, montamos o circuito mostrado na figura 1 usando o amp op LM 741, onde Vout, como ilustra a figura, tem um certo ganho em cima do valor de Vos. Devido a pequena dimensão do valor real de Vos, esse ganho possibilita a medição de Vout com um multímetro comum, e, consequentemente, a obtenção indireta do valor da tensão de off-set.
	 
2.2) Correntes de polarização
	Observa-se, nas entradas dos amplificadores operacionais reais, uma corrente que não estaria ali presente se tratasse de um amp op ideal, já que este último possui impedância de entrada infinita, o que impossibilitaria a existência dessa corrente de polarização.
	O objetivo é agora obter o valor de Ib (corrente de “off-set”, como também é conhecida). Para tanto, foi montado o circuito ilustrado pela figura 2, onde a intenção do resistor de 100KΩ é a de amplificar o peso de Ib na tensão de saída (Vout).
2.3)	Slew Rate
	
	Quando, com um amp op ideal, montamos um Buffer, ou seja, curto circuitamos a entrada inversora com a saída do amplificador, e aplicamos um sinal de qualquer formato (senoidal, quadrada, etc.) à entrada não inversora, esperamos que Vout seja, puramente, a representação do sinal de entrada. Para um amplificador operacional real isso acontece até uma certa frequência limite, após isso o sinal de saída deixa de ser uma representação fiel do sinal de entrada. 
	O parâmetro Slew Rate (SR) é o que caracteriza essa limitação do amp op real, ele define a variação máxima de tensão por unidade de tempo que um amplificador real consegue identificar e representar. Uma vez que a frequência do sinal de entrada aumenta muito, essa taxa de variação da tensão pelo tempo supera o valor de SR, dado por , do dispositivo e então o sinal de saída se “atrasa” em relação ao de entrada, e, consequentemente a representação deixa de ser ideal.
	Para conseguirmos obter o valor de SR do amp op que utilizamos no Laboratório 2, montamos um circuito seguidor de tensão, ainda utilizando o LM 741. Como mostra a figura 3, temos um resistor de um Ohm entre a entrada inversora e a saída do operacional, o que difere de um Buffer ideal (figura 4). O emprego desse resistor tem como objetivo limitar a corrente que surgirá nesse ramo, já que se espera que apareça uma diferença de potencial entre a entrada inversora e a saída, devido ao “atraso” entre os sinais de Vout e Vi.
 
	Em Vi, com um gerador de funções, aplicamos um sinal retangular com amplitude entre +2 V e -2 V, e frequência de 10KHz. Observamos então a saída do operacional pelo osciloscópio, e através da onda gerada na tela do aparelho, medimos a inclinação de uma secção da curva. Essa inclinação nada mais é que o valor de SR do amp op LM 741.
V(volts)
Vin
VoutΔ
ΔV
t
ΔtΔ
	Figura 5
	
A figura 5 mostra, aproximadamente, o que foi feito para se calcular SR a partir do sinal analisado no osciloscópio.
3) RESULTADOS
Em sequência, são mostrados os resultados e comentários das partes do experimento descritas anteriormente.
3.1) Tensão Vos
	Vout (medido)
	Vos (calculado)
	Vos (Max-LM741)
	Vos (Typ-LM741)
	 - 1.035 V
	 - 1.034 mV
	6 mv
	2 mv
	Tabela 1
	
A tabela 1 traz o valor de Vos obtido, e a partir deste podemos ver que o a tensão de off-set do LM 741 utilizado no experimento operou dentro do que foi especificado pelo fabricante.
3.2) Corrente Ib
Com o Vout medido, e com o valor de Vos obtido na etapa anterior a essa, obtém-se o valo de Ib facilmente. Esse resultado é apresentado na tabela 2, e percebe-se que o valor resultante está dentro das especificações declaradas pelo fabricante.
	Vout (medido)
	Ib (calculado)
	Ib (Max-LM741)
	Ib (Typ-LM741)
	- 5.055 V
	- 40.16 nA
	500 nA
	80 nA
	Tabela 2
3.3) Valor de SR
	Os valores de SR são de subida e descida (no gráfico do sinal) são diferentes, segue abaixo o cálculo dos dois.
	
SRs 
SRd 
	Tendo que o valor típico de SR para o amp op LM 741 declarado pelo fabricante é de , os valores obtidos mostram que o amplificador usado no experimento operou com SR acima do valor típico.
4) DISCUSSÃO E CONCLUSÕES
	Ao final de todo o procedimento experimental, quando comparamos os dados obtidos com os valores de cada parâmetro especificados pelo fabricante, e que consta no data-sheet do dispositivo, verificamos que todos ficaram próximos do esperado.	O fato de não bater exatamente com os valores tabelados no data-sheet comprova a teoria de que o comportamento do amp op depende também da temperatura.
	Os valores de Vos e Ib apesar de significativos, mostram que, devida a suas pequenas magnitudes, o comportamento de um operacional real diverge muito pouco do de amp op ideal.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
	
	Para a confecção desse relatório fez-se uso apenas do conteúdo de um arquivo em PDF sobre amplificadores operacionais, segue o link do arquivo:
 www.lsi.usp.br/~roseli/www/psi2307_2004-Teoria-7-AmpOp.pdf
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