Amplificadores operacionais

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fundamentos de amplificadores operacionais
Gabriel Sehn Feiten¹, Igor Luiz Dal Forno²
Universidade Regional Integrada do Alto Uruguai e das Missões-URI, Frederico Westphalen-RS, Brasil 
E-mail: gabrielfeitengsf@gmail.com, igorluiz.@hotmail.com 
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Resumo – o relatório a seguir possui na pratica definições do funcionamento de alguns tipos de amplificadores operacionais. Através da montagem dos circuitos amplificadores e realizando medidas com o auxílio do osciloscópio e do multímetro. 
Palavras-Chave – Amplificadores, Operacionais, Circuitos.
I. INTRODUÇÃO
No dia 17/10/2019 foi realizada uma aula prática referente a disciplina de Eletrônica Analógica II, ministrada pelo professor Renato Weiller Dallagasperina, como o objetivo de aplicar as teorias vistas em aula sobre amplificadores operacionais.
A aula pratica proporcionou aprender realmente como os amplificadores se comportam, o que ajuda a tirar as dúvidas que ficam em relação as aulas teóricas. Além disso a consolidação da teoria com a pratica é fundamental na vida de um engenheiro, já que nessa área necessita diretamente a aplicação desses conceitos.
II. DESENVOLVIMENTO
A. Comparador inversor
Primeiramente foi realizada a montagem do circuito da Figura 1. 
Fig. 1. Comparador inversor 
 
Como é de conhecimento nenhum componente é ideal, com isso após a montagem foram realizadas as medidas para termos os valores dos resistores, tendo assim R2: 9,4kΩ, R3: 9,4kΩ e R1: 2,15kΩ. 
Com o auxílio do osciloscópio foi obtido a forma de onda de entrada no comparador e a forma de onda de saída na carga. Figura 2. 
Neste comparador o sinal entra através da entrada inversora do amplificador. Através disso quando a entrada for maior que 0 a saída será negativa, quando a entrada for menor que 0 a saída será positiva. Nota se esse procedimento através das ondas obtidas pelo osciloscópio. 
Fig. 2. Onda de entrada e saída 
B. Comparador não inversor 
 Primeiramente realizada a montagem do circuito da Figura 3. Montagem esta ilustrada na figura 4.
Fig. 3. Comparador não inversor
 
Os valores reais dos resistores são os mesmos obtidos no exercício anterior. 
A entrada inversora é mantida no terminal comum. Neste circuito quando a entrada for maior que 0 a saída na carga é positiva, ou seja, teve uma saturação positiva. Quando a entrada for menor que 0, a saída do circuito é negativa, ou seja, saturação negativa. Isso se prova analisando as ondas da figura 5. 
�Fig. 4. Comparador não inversor
Fig. 5. Formas de onda de entrada e saída 
C. amplificador inversor
O circuito do amplificador inversor esta apresentado na figura 6. E sua montagem na figura7. 
Fig. 6. Amplificador inversor
A utilização desse amplificador é interessante quando precisamos obter um sinal de saída invertido. Assim quando aplicamos um sinal de entrada no amplificador obtemos na saída o sinal amplificado e defasado em 180º. Característica essa que podemos observar na figura 8. 
Esse amplificador tem uma alta impedância de entrada, baixa impedância de saída e um ganho de tensão estável.
Fig. 7. Circuito do amplificador inversor montado
Fig. 8. Onda de entrada e saída do amplificador 
D. amplificador não inversor
O circuito do amplificador não inversor está na figura 9. E a montagem na figura 10. 
Fig. 9. Amplificador não inversor
Fig. 10. Circuito amplificador não inversor
A maior diferença em relação ao amplificador anterior é que agora o sinal de entrada entra pela porta não inversora do amplificador. O sinal de entrada é amplificado de acordo com um certo ganho de sinal. Esse amplificador tem como características a alta impedância de entrada, baixa impedância de saída e ganho de tensão estável. Assim sendo quase um amplificador ideal. Pode se analisar a amplificação do sinal de entrada através da figura 11.
Fig. 11. Formas de onda de entrada e saída 
D. multivibrador astável (oscilador de relaxação)
Primeiramente foi realizada a montagem do circuito da figura 12. Conforme mostra a figura 13.
Fig. 12. Multivibrador astável
Fig. 13. Circuito multivibrador astável
Esse é um exemplo de circuito que pode ser utilizado como clock em eletrônica digital, ou seja, um gerador de pulsos. No funcionamento do circuito R1 e R2 tem a função de fornecer a tensão de referência para a entrada não inversora do amplificador, R3 limita a tensão de carga no capacitor, e o capacitor coloca na entrada inversora a tensão, positiva ou negativa. 
O sinal de entrada e o sinal gerado na saída do oscilador podem ser observados na figura 14. 
Fig. 14. Ondas dos sinais de entrada e saída 
E. offset
Realizada a montagem do circuito da figura 15. 
Fig. 15. Circuito experimental
Mantendo as duas chaves fechadas foi realizada a medição de saída com o multímetro, obtendo um valor de 1,1mV, figura 16. 
Fig. 16. Tensão de saída 
Após foi realizada a abertura da chave J1 e feita uma nova medição da tensão de saída, obtendo se um valor de 64,7mV. Através desses valores obtidos podemos calcular o valor de Ib-. 
Ib- = (Vo - Vio)/Rf 
Ib- = 63,6nA
Após foi fechado a chave J1 e aberto a chave J2. Realizada a medição e obtido um valor de -67,5mV. Podemos então calcular o valor Ib+.
Ib+ = -(Vo – Vio)/Rb
Ib+ = 68,6nA
Com esses valores obtidos temos que:
Ib = Ib- + Ib+ /2
Ib = 66,1nA
Iio = Ib- - Ib+
Iio = -5nA
F. efeitos de Vio
Primeiramente foi realizada a montagem do circuito da figura 17. 
Fig. 17. Efeitos Offset
Sabendo que os componente não são ideais foi realizada medições para saber os valores dos resistores, e com isso encontrado Rb= 97,8Ω, Ri= 97,8Ω e Rf= 9,87kΩ. 
Após realizada a medição da tensão na carga e encontrado o valor de Vo = -154,2mV. Então:
Vio = B.Vo = Vo/101
Vio = -1,52mV
G. offset null
Realizada a montagem do circuito da figura 18.
Fig. 18. Offset null
Após ligada a alimentação foi variado o trimpot de batente a batente e medido a tensão de saída e encontrado o valor de:
-1,1 < Vo < 0,81
Então dividindo esses valores por B = 101, encontramos a ´´faixa de ajuste de Vio´´ que é proporcionada pelo trimpot. 
-10,89m < Vio < 8,01m
 Tudo isso é realizado com a intenção de anular completamente o offset, mas é um procedimento quase impossível, pelos fatos de que a vários fatores que interferem no funcionamento como a temperatura, tempo, idade e a tensão de alimentação. 
REFÊRÊNCIAS 
[1] MALVINO, A. B. Eletrônica. 4.ed. São Paulo: Pearson, 1997. 2.v.
[2] BOYLESTAD, R. L. Dispositivos Eletrônicos e Teoria dos Circuitos. 11.ed. São Paulo: Pearson, 2012.