Relatóros de Electrónica

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Relatório 02 – Experimento Ampop 
Rodrigo de França de Sá Menezes 
Universidade Federal do Maranhão 
2017 
 
 
 
Introdução 
Este relatório tem o objetivo de mostrar os procedimentos dos experimentos com amplificadores operacionais da 
disciplina de Laboratório de Eletrônica Aplicada. Os experimentos são divididos em dois grupos. O primeiro grupo 
mostra a montagem virtual e simulação dos principais circuitos com amplificadores operacionais. A segunda parte 
mostra um circuito mais aplicado utilizando um dos conceitos trabalhados na primeira parte, neste são feitos a 
montagem virtual, simulação e a montagem real do circuito numa placa de prototipação. 
 
Procedimentos 
O Ampop é um dispositivo eletrônico com duas entradas (inversora e não inversora) e uma saída. Os Ampops possuem 
também dois terminais de alimentação, um positivo e outro negativo. Os valores de tensão aplicados a esses dois 
terminais de alimentação representam respectivamente o maior e o menor valor possível de tensão na saída do 
Ampop. A saída desde vai ser em função do valor das entradas e da configuração do Ampop. O Ampop permite diversas 
configurações. Neste experimento serão mostradas as principais: comparador, somador, integrador, diferenciador e 
seguidor de tensão. 
 
Comparador 
O circuito comparador usa o Ampop em modo de saturação, ou seja, o circuito não tem realimentação e o ganho de 
saída é o ganho do próprio dispositivo. 
 
Figura 1. Esquema de configuração do Ampop como comparador 
 
A saída Vout do comparador é regida pela seguinte equação: 
𝑉𝑜𝑢𝑡 = {
+𝑉, 𝑠𝑒 𝑉𝑖𝑛1 > 𝑉𝑖𝑛2
−𝑉, 𝑠𝑒 𝑉𝑖𝑛1 < 𝑉𝑖𝑛2 
 
Exemplo de comparador não inversor 
 
Figura 2. Circuito exemplo de aplicação de comparador usando Ampop 
A FIGURA 2 mostra uma aplicação de Ampop como comparador. Está alimentado com 5v e 0v. A entrada inversora 
(Vin2) está ligada em 0v e a entrada não-inversora (Vin1) está ligada a uma fonte de tensão alternada senoidal de 
4vp e frequência de 1Hz. De acordo com a equação do circuito a saída deverá ser: 
𝑉𝑜𝑢𝑡 = {
5𝑣, 𝑠𝑒 𝑉𝑖𝑛1 > 0
−𝑉, 𝑠𝑒 𝑉𝑖𝑛1 < 0 
 
Usando o software Proteus foi feita a simulação do circuito. Utilizando a ferramenta de osciloscópio digital pode-se 
acompanhar e verificar as formas de onda de entrada e saída do circuito. (Canal A: Vin1, Canal B: Vout). Observou-se 
então que Vout seguia o seguinte comportamento: 
𝑉𝑜𝑢𝑡 ≅ {
4,45𝑣, 𝑠𝑒 𝑉𝑖𝑛1 > 0,5𝑣
0,5𝑣, 𝑠𝑒 𝑉𝑖𝑛1 < 0,5𝑣 
 
Os valores, embora próximos, não foram iguais aos calculadores teoricamente, isso acontece, segundo a literatura, 
porque parte da tensão aplicada na alimentação é consumida internamente no Ampop, portanto os valores 
aplicados na alimentação não devem ser considerados literalmente, mas sim como valores de limiar. 
 
Figura 3. Formas de onda da entrada e saída do circuito comparador. 
Amplificador Inversor 
O Ampop pode ser configurado de forma que tenha um ganho constante. Essa configuração é muito utilizada para 
amplificar pequenos sinais. O amplificador inversor tem como saída o sinal de entrada invertido e multiplicado pelo 
ganho (Fator A). Em que: 
𝐴 = −
𝑅𝑓
𝑅1
 
Dessa forma: 
𝑉𝑜 = −
𝑅𝑓
𝑅1
𝑉𝑖 
 
Figura 4. Circuito básico do amplificador inversor usando Ampop. 
Exemplo de Amplificador Inversor 
 
Figura 5. Circuito exemplo de aplicação de amplificador inversor usando Ampop. 
A FIGURA 5 mostra uma aplicação de Ampop como amplificador inversor. Está alimentado com 5v e -5v. O resistor Rf 
é de 10kΩ e o resistor R1 é de 1kΩ. O sinal de entrada (Vi) vem de uma fonte senoidal de 400mVp e frequência de 
1Hz. De acordo com a equação do circuito a saída deverá ser: 
𝑉𝑜 = −
10𝑘Ω
1𝑘Ω
𝑉𝑖 = −10𝑉𝑖 
Usando o software Proteus foi feita a simulação do circuito. Utilizando a ferramenta de osciloscópio digital pode-se 
acompanhar e verificar as formas de onda de entrada e saída do circuito. (Canal A: Vi, com escala de 0,1v por divisão; 
Canal B: Vo, com escala de 1v por divisão). Observou-se que o circuito se comportou como esperado. 
 
Figura 6. Formas de onda da entrada e saída do circuito amplificador inversor. 
 
Amplificador Não Inversor 
De forma análoga ao amplificador inversor, o amplificador não inversor tem como saída o sinal de entrada 
multiplicado por um ganho, que nesta configuração é dado por: 
𝐴 = 1 +
𝑅𝑓
𝑅1
 
O ganho nessa configuração é positivo, ou seja, o sinal de entrada não é invertido, desta forma temos então a 
equação do sinal de saída (Vo): 
𝑉𝑜 = (1 +
𝑅𝑓
𝑅1
) 𝑉𝑖 
 
Figura 7. Circuito básico do amplificador não-inversor usando Ampop. 
Exemplo de Amplificador Não Inversor 
 
Figura 8. Circuito exemplo de aplicação de amplificador não-inversor usando Ampop. 
A FIGURA 8 mostra uma aplicação de Ampop como amplificador não-inversor. Está alimentado com 5v e -5v. O 
resistor Rf é de 10kΩ e o resistor R1 é de 1kΩ. O sinal de entrada (Vi) vem de uma fonte senoidal de 400mVp e 
frequência de 1Hz. De acordo com a equação do circuito a saída deverá ser: 
𝑉𝑜 = (1 +
10𝑘Ω
1𝑘Ω
) 𝑉𝑖 = 11𝑉𝑖 
Usando o software Proteus foi feita a simulação do circuito. Utilizando a ferramenta de osciloscópio digital pode-se 
acompanhar e verificar as formas de onda de entrada e saída do circuito. (Canal A: Vi, com escala de 0,05v por 
divisão; Canal B: Vo, com escala de 0,5v por divisão). Observou-se que o circuito se comportou como esperado. 
Observou-se que a diferença entre Vo e Vi no momento de pico era de aproximadamente 0,4v, ou seja, o 
equivalente a uma unidade de Vi, como mostrado na equação. 
 
Figura 9. Formas de onda da entrada e saída do circuito amplificador inversor. 
Seguidor de Tensão 
O circuito seguidor de tensão funciona como um buffer, onde a tensão de saída é igual à tensão de entrada: 
 
Figura 10. Circuito básico do circuito seguidor de tensão. 
Exemplo de Seguidor de Tensão 
 
Figura 11. Circuito exemplo de aplicação do seguidor de tensão. 
A FIGURA 11 mostra uma aplicação de Ampop como seguidor de tensão. O sinal de entrada (Vi) vem de uma fonte 
senoidal de 400mVp e frequência de 1Hz. 
Usando o software Proteus foi feita a simulação do circuito. Utilizando a ferramenta de osciloscópio digital pode-se 
acompanhar e verificar as formas de onda de entrada e saída do circuito. (Canal A: Vi, com escala de 0,1v por divisão; 
Canal B: Vo, com escala de 0,05v por divisão). Observou-se que o circuito se comportou como esperado. As tensões 
de entrada e saída foram iguais. 
 
Figura 12. Formas de onda da entrada e saída do circuito seguidor de tensão. 
Somador Inversor 
O circuito somador é capaz de somar algebricamente n tensões de entrada, cada uma multiplicada por um fator de 
ganho constante, e apresentar essa tensão de resultado na saída. 
 
Figura 13. Circuito básico do circuito somador inversor. 
Vo é dado por: 
𝑉𝑜 = − ∑ (
𝑅𝑓
𝑅𝑖
𝑉𝑖)
𝑛
𝑖=1
 
Exemplo de Somador Inversor 
 
Figura 14. Circuito exemplo e simulação de aplicação do somador inversor. 
A FIGURA 14 mostra uma aplicação de Ampop como somador inversor. Os 3 sinais de entrada (Vi1, Vi2 e Vi3) são 
sinais de corrente contínua com tensão constante de 1v, 0,5v e 2,3v respectivamente. Os resistores são todos iguais, 
provendo assim ganho unitário a cada elemento de soma. 
Usando o software Proteus foi feita a simulação do circuito. Utilizando a ferramenta de voltímetro digital pode-se 
verificar o valor do sinal de saída que foi de -3,79v, aproximadamente o inverso da soma das tensões de entrada. 
 
Somador Não-Inversor 
O circuito somador não-inversor funciona de forma análoga ao circuito somador inversor. Porém neste caso os sinaisde entradas estão ligados à porta não-inversora do Ampop. Como mostra a figura abaixo. 
 
Figura 15. Circuito básico do circuito somador inversor. 
Vo é dado por: 
 
Exemplo de Somador Não-Inversor 
 
Figura 16. Circuito exemplo e simulação de aplicação do somador não-inversor. 
A FIGURA 16 mostra uma aplicação de Ampop como somador não-inversor utilizando os mesmos sinais de entrada do 
exemplo do somador inversor. Fixando os resistores de entrada com valores iguais (10kΩ) obtemos a tensão Vb em 
função da soma das tensões de entrada dividida pelo número de tensões de entrada. 
𝑉𝑏 =
𝑉𝑖1 + 𝑉𝑖2 + 𝑉𝑖3
3
 
Para este exemplo optou-se por configurar o circuito de soma com ganho unitário, ou seja, a relação 𝟏 + 
𝑹𝒇
𝑹
 deve ser 
igual a 3. Fixou-se então os resistores Rf e R com os valores de 10kΩ e 5kΩ respectivamente. Dessa forma, obtém-se 
Vo com: 
𝑉𝑜 = (1 +
𝑅𝑓
𝑅
)
𝑉𝑖1 + 𝑉𝑖2 + 𝑉𝑖3
3
= 3
𝑉𝑖1 + 𝑉𝑖2 + 𝑉𝑖3
3
= 𝑉𝑖1 + 𝑉𝑖2 + 𝑉𝑖3 
Usando o software Proteus foi feita a simulação do circuito. Utilizando a ferramenta de voltímetro digital pode-se 
verificar o valor do sinal de saída que foi de -3,81v, aproximadamente a soma das tensões de entrada. 
Subtrator 
O circuito subtrator tem na saída a diferença entre dois sinais aplicados nas entradas e multiplicada por um ganho. 
 
Figura 17. Circuito básico do circuito subtrator. 
Vo é dado por: 
𝑉𝑜 =
𝑅2
𝑅1
(𝑉2 − 𝑉1), 𝑜𝑛𝑑𝑒 𝐴 =
𝑅2
𝑅1
 
Exemplo de Subtrator 
 
Figura 18. Circuito exemplo e simulação de aplicação subtrator. 
A FIGURA 18 mostra uma aplicação de Ampop como subtrator. Optou-se por configurar circuito com ganho unitário, 
ou seja, 𝑹𝟏 = 𝑹𝟐 = 𝟏𝟎𝒌𝛀. V1 e V2 com 2,5v e 1,7v respectivamente. Dessa forma, obtém-se Vo com: 
𝑉𝑜 =
𝑅2
𝑅1
(𝑉2 − 𝑉1) =
10𝑘Ω
10𝑘Ω
(1,7𝑣 − 2,5𝑣) = −0,8𝑣 
Usando o software Proteus foi feita a simulação do circuito. Utilizando a ferramenta de voltímetro digital pode-se 
verificar o valor do sinal de saída que foi de -0,8v, como esperado. 
 
Diferenciador 
O circuito diferenciador é capaz de apresentar na saída um sinal proporcional à taxa de variação do sinal de entrada. 
 
Figura 19. Circuito básico do circuito diferenciador. 
Vo é dado por: 
𝑉𝑜 = −𝑅𝐶
𝑑𝑉𝑖(𝑡)
𝑑𝑡
 
Exemplo de Subtrator 
 
Figura 20. Circuito exemplo e simulação de aplicação diferenciador. 
A FIGURA 20 mostra uma aplicação de Ampop como diferenciador. Utilizando um osciloscópio digital pode-se 
comparar o sinal de entrada com o de saída e verificou-se que o valor de saída estava em proporção com a derivada 
invertida do sinal de entrada. 
 
Figura 21. Comparação dos sinais de entrada e saída do circuito diferenciador. 
 
Integrador 
O circuito integrador é capaz de apresentar na saída um sinal proporcional à integral no tempo do sinal de entrada. 
 
Figura 22. Circuito básico do circuito integrador. 
Vo é dado por: 
𝑉𝑜 = −
1
𝑅𝐶
∫ 𝑉𝑖(𝑡)𝑑𝑡
𝑡
0
 
 
Obs: O circuito integrador foi montado e simulado no software Proteus, porém apresentou resultados muito 
divergentes do esperado. Por esta razão o experimento não foi inserido neste relatório. 
 
Projeto Aplicado - Medição de Temperatura com LM35 
 
Objetivo: desenvolver um sistema de medição de temperatura registrada por um LM35 e mostrar a 
temperatura através de um bagraph (barra de leds). O primeiro led acende com temperatura de 20ºC, o segundo com 
30ºC, o terceiro com 40ºC e o quarto com 50ºC. 
 
Para este circuito usou-se o princípio do circuito comparador. O circuito tem como saídas 4 leds que deverão ser 
ligados caso o sensor apresente um certo nível de tensão. Logo deve-se ter quatro circuitos comparadores. 
Princípio do comparador: 
 
Figura 23. Esquema do elemento comparador do projeto. 
𝑉𝑜𝑢𝑡 = {
5𝑣, 𝑠𝑒 𝑉𝑠𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟 > 𝑉𝑟𝑒𝑓
0𝑣, 𝑠𝑒 𝑉𝑠𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟 < 𝑉𝑟𝑒𝑓 
 
O LM35 é um sensor de temperatura que responde em 100mv por grau Celsius. Dessa forma obtém-se a tensão de 
referência para cada LED: 
LED Temperatura (ºC) Tensão Vref (V) 
1 20 0,2 
2 30 0,3 
3 40 0,4 
4 50 0,5 
 
Para gerar a tensão de referência para cada comparador, utilizou-se o conceito de divisor de tensão, usando como 
tensão inicial 5V: 
 
Figura 24. Esquema do divisor de tensão. 
𝑉𝑟𝑒𝑓 =
5𝑣𝑅2
𝑅1 + 𝑅2
 
Como Vref é conhecida para cada caso, pode-se trabalhar na equação a fim de ver a relação entre R1 e R2: 
𝑉𝑟𝑒𝑓𝑅1 + 𝑉𝑟𝑒𝑓𝑅2 = 𝑅25𝑣 
𝑉𝑟𝑒𝑓𝑅1 = 𝑅2(5𝑣 − 𝑉𝑟𝑒𝑓) 
𝑅1 = 𝑅2 (
5𝑣
𝑉𝑟𝑒𝑓
− 1) 
Em posse da equação, e fixando R2 em 1KΩ pode-se calcular R1 para cada Vref. Dessa forma obteve-se a seguinte 
tabela: 
LED Temperatura (ºC) Tensão Vref (V) R1 (KΩ) R2 (KΩ) 
1 20 0,2 24 1 
2 30 0,3 15,667 1 
3 40 0,4 11,5 1 
4 50 0,5 9 1 
 
Foi feita a montagem e simulação do circuito no software Proteus, e montagem do circuito em protoboard. 
 
Figura 25. Estado do circuito na temperatura de 15ºC (simulação). 
 
 
Figura 26. Estado do circuito na temperatura de 23ºC (simulação). 
 
 
Figura 27. Estado do circuito na temperatura de 31ºC (simulação). 
 
 
Figura 28. Estado do circuito na temperatura de 43ºC (simulação). 
 
Figura 29. Estado do circuito na temperatura de 52ºC (simulação). 
 
Figura 30. Montagem do circuito em protoboard. 
 
Conclusão 
Pôde-se ver através dos experimentos relatados neste relatório as diversas aplicações que um Ampop pode ter. 
Pôde-se ver o quanto a finalidade do Ampop é sensível aos periféricos que a ele são conectados. No projeto aplicado 
ficou claro como uma aplicação básica do Ampop, como o comparador, pode ser usada para uma aplicação real. 
 
Referências 
[1] R. L. Boylestad. Electronic Devices and Circuit Theory. Prentice Hall of India, 2012