Resolução Prova Eletrônica II - UNIR

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RESOLUÇÃO DA PRIMERA PROVA DE ELETRÔNICA II , 09 DE OUTUBRO DE 2017 1
ENGENHARIA ELÉTRICA-UNIR
RESOLUÇÃO DA PRIMEIRA PROVA DE
ELETRONICA II
ELOIZA COSTA BARROS, 201520286, e LEONARDO AUDALIO FERREIRA DO
NASCIMENTO, 201511459 E-mail: barroseloiza@gmail.com e leonardoaudalio@gmail.com
I. QUESTÃO NÚMERO 1
Um amplificador operacional apresenta um
CMRRdB=100dB, ganho Ad=0,010. Encontrar o ganho
em modo comum:
A. Resposta
Sabemos pela equação 1 que:
CMRRdB= 20log(
Ad
Ac
) (1)
O exercício fornece duas varíaveis da equação, nos restando
encontrar apenas uma delas, logo, pela equação 2:
100dB= 20log(
0,010
Ac
) (2)
Resolvendo para Ac na equação 3, obtemos:
5dB= log(
0,010
Ac
) (3)
Aplicando o anti logaritmo:
(
0,010
Ac
) = 105 (4)
Na equação 5 obtemos:
Ac= (
0,010
105
) = 1x10−7 (5)
II. QUESTÃO NÚMERO 2
Explique a função do circuito da figura 1 e explique as
características dos estágios marcados:
A. Resposta
O circuito consiste num arranjo de diodos, transistores e ca-
pacitores que compõem o esquema internode um amplificador
operacional.
B. Estágios
• Estágio de entrada: Recebe um sinal, compara as tensões
aplicadas, as amplifica e gera um sinal de corrente pro-
porcional à diferença entre as mesmas.
• Estagio intermediário: Neste estágio, o sinal é amplificado
mais uma vez, fazendo correções de desvios de frequência
que possam vir a surgir durante o processo de amplifi-
cação e ganho.
• Estágio de saída: Neste estágio, dois transistores atuam
como fonte de corrente para fornecer sinal a carga. A
corrente na saída pode entrar ou sair do AMPOP.
III. QUESTÃO NÚMERO 3
Com relação ao cálculo de oitavas e décadas:
A. Quantas décadas existem entre 1Hz e 10.000Hz?
Resposta: De acordo com a equação 6, temos para o cálculo
de décadas:
F1∗10n = F2 (6)
Onde:
10n = 10000 (7)
Aplicando o logaritmo natural:
n= (
ln(10.000)
ln(10)
) = 4(decadas) (8)
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B. Quantas oitavas existem entre 1Hz e 10.000Hz?
Para o cálculo de oitavas, a idéia é análoga ao exercício
anterior, porém, para cada oitava, a frequênia deve dobrar,
então, pela equação 9:
F1∗2n = F2 (9)
Logo:
2n = 10.000 (10)
Aplicando logaritmo natural:
n= (
ln(10.000)
ln(2)
) = 13.28771238(oitavas) (11)
C. Se F2 está oito oitavas acima de F1=2Hz, determine F2:
Sabemos que:
F1∗2n = F2 (12)
Onde F1=2 e n=8, logo:
F2 = 2∗28 = 512Hz (13)
D. A frequência F1 está cinco oitavas abaixo de F2. Se
F1=30Hz, determine F2:
Sabemos que:
F1∗2n = F2 (14)
Logo, se F1=30Hz e n=5:
F2 = 30∗25 = 960Hz (15)
IV. QUESTÃO NÚMERO 4
Para um determinado AMPOP, o fabricante determinou um
ganho máximo, em malha aberta de 40db. Determinar a nova
BW do AMPOP se a f t=1MHz:
A. Resposta
Sabemos pela equação 16 que:
BW = (
f t
Av f
) (16)
A partir disto, fazemos:
BW = (
1MHz
100
) = 10KHz (17)
V. QUESTÃO NÚMERO 5
Em um amplificador utilizando o CA 741(SR=0,5V/us)
alimentado com +/-15VCC deseja-se um sinal de saída com
amplitude máxima de 12V. Determinar a frequência máxima
do sinal de entrada (suondo-o senoidal):
A. Resposta
A relação entre frequencia, slew rate e amplitude do sinal
de saída é dada pela equação 18;
F = (
SR
2piV p
) (18)
A partir dos valores fornecidos pelo exercício, obtemos:
F = (
0.5x106
2pi12
) = 6,63KHz (19)
VI. QUESTÃO NÚMERO 6
O AMPOP utilizado em um amplificador possui SR=4V/us.
Determinar a amplitude máxima do sinal senoidal na saída,
não distorcido na frequência de 100KHz: Utlizando a equação
20, temos que:
F = (
SR
2piV p
) (20)
Com os valores fornecidos pelo exercício, temos:
100KHz= (
4x106
2piV p
) (21)
Isolando Vp na equação 21, temos:
V p= (
4x106
2pi100K
) = 6,36V (22)
VII. QUESTÃO NÚMERO 7
Mencione e explique 5 características dos amplificadores
operacionais reais:
A. Resposta
• Possuem em seu estágio de entrada um amplificador
diferencial visto o fato de que este arranjo de transistores
quando construído na forma de circuito integrado con-
serva bem as suas características e, por isto, é empregado
na maioria dos AMPOP’s.
• Possuem uma alta impedância de entrada, na casa dos
Mohms e uma baixa impedância de saída na casa dos
Ohms e por este motivo funcionam bem quando empre-
gados como fontes de tensão constantes.
• Tem o funcionamento limitado pelas frequências dos
sinais aplicados nos terminais de entrada.
• Apresentam boa estabilidade quando submetidos a vari-
ações de temperatura.
• Possuem um ganho de tensão na casa dos 100.000 em
malha aberta.
• São normalmente utilizados com uma realimentação neg-
ativa o que torna o circuito mais estável e permite que o
projetista controle o ganho de tensão.
VIII. QUESTÃO NÚMERO 8
Para o circuito abaixo, determinar a tensão de saída Vo:
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A. Resposta
• O resistor R4 é um resistor que pode variar, nós o
chamaremos de RT (resistencia de um transdutor).
• Como não há resistor de realimentação em nenhum dos
AMPOPS devemos verificar que não há amplificação do
sinal de tensão.
Por divisão de tensão, temos que:
Vt = (
Rt
Rt+1K
)∗15 = 7,5V (23)
Sabendo que esta é a tensão de entrada nos AMPOPS, pode-
mos partir para a análise nodal da equação 24:
(
Vt−V
1K
) = (
V −Vout
100K
) (24)
Resolvendo a equação 24, obtemos:
101V =Vout = 100Vt
Aplicando análise nodal no nó restante, obtemos a equação
25:
(
Vi−Vt
1K
) = (
Vt
100K
) (25)
Resolvendo a equação 25 para Vt, obtemos:
101Vt = 750
Vt = 7,425V
Substituindo Vt na equação 24, obtemos:
101∗ (7,425) =Vout+100Vt (26)
Mas sabemos que:
VT = (
15RT
Rt+1K
)
Substituindo o valor conhecido de Vt na equação 26, obtemos
o valor da tensão de saída, na equação 27:
Vout = 750− (100∗ 15RT
Rt+1K
) (27)
Como podemos ver, a tensão de saída varia de acordo com o
valor da resistencia do transdutor.
REFERENCES
[1] [1]C. Alexander, M. Sadiku, Fundmentos de Circuitos Elétricos, 5rd ed.
Porto Alegre, Brasil: Mc Graw Hill, 2013. [2]R. Mancini, Amp-Ops
for everyone, 2rd ed. U.S.A,Texas Instruments, Dallas, 2003.
[3]A. MALVINO, Eletrônica. Vol2, 7rd ed. Mc Graw Hill, 2008.