Relatório Amplificador operacional

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Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Centro de Tecnologia e Ciências
Faculdade de Engenharia
Laboratório de Circuitos Elétricos I
Turma 1
Aluno: Renan Larrieu de Abreu Mourão
Matrícula: 201810061211
Relatório 6
Amplificador operacional
	AVALIAÇÃO
	PADRONIZAÇÃO E APRESENTAÇÃO
	VALOR:1,0
	
	CLAREZA E LINGUAGEM ADEQUADA
	VALOR:1,0
	
	TRABALHO RELATÓRIO/SIMULAÇÃO
	VALOR:2,5
	
	MEDIÇÕES EFETUADAS
	VALOR:2,5
	
	TABELAS E GRÁFICOS
	VALOR:1,0
	
	COMPARAÇÃO DOS RESULTADOS
	VALOR:1,0
	
	CONCLUSÕES
	VALOR:1,0
	
Professor: João Colucci Fragozo
Data da Experiência: 19/11/2020
Data de Entrega do Relatório: 26/11/2020
1. Introdução Teórica
	Amplificadores operacionais têm diversas aplicações no campo da Engenharia Elétrica, tanto em circuitos para controle de potência, isto é, na indústria de energia, quanto na indústria da eletrônica.
	Sabe-se que um amplificador operacional tem seu modo de operação dependente da forma que suas portas são ligadas. Dessa forma, de uma forma geral, tem-se:
	Ademais, sabe-se também que a representação desse dispositivo é uma forma simples com fins didáticos para entendimento. Na prática, os amplificadores operacionais contém transistores (que para determinadas análises, são representados por fontes de tensão/corrente controlados por tensão/corrente), resistores, capacitores, etc.
	
	O chip abaixo é um Amplificador Operacional que contém Encapsulamento DIP.
 
	O circuito interno de um amplificador operacional é mostrado abaixo:
	Portanto, o modelo representado é de uma fonte de tensão controlada por tensão ligada a uma saída que tem baixíssima impedância de saída.
	Ressalta-se que a constante A é a constante que representa o valor de amplificação entre a entrada e saída, dessa forma, ela é a razão entre saída e entrada:
	Ademais, sabe-se que os amplificadores operacionais reais têm um limite de ganho, que é representado pelo seu gráfico como abaixo, o qual mostra seu comportamento linear e saturado.
	Com isso, uma boa prática para projetos que envolvem amplificação de sinais com amplificadores operacionais é estudar seu gráfico para projetar corretamente seu ponto de operação, sem saturar o dispositivo.
2. Objetivo
	O objetivo dessa experiência é familiarizar-se com as diversas e importantes aplicações que os amplificadores operacionais têm. Dessa forma, pretende-se entender melhor os conceitos do funcionamento dos “amp ops” de com entradas variantes no tempo para diversas configurações possíveis, entre elas analisar-se-á configuração:
1. Amplificador inversor;
2. Amplificador não inversor;
3. Amplificador somador.
3. Memorial de Cálculo
· Amplificador Inversor com 
	
		A entrada inversora está curtocircuitada com a entrada não inversora, e os dois estão, dessa forma, ligados ao terra de referência.
Com isso, por LKC, tem-se que , chegando a:
Como ,pois está curto circuitado,
		Vem que,
Então,
		Substitui-se os valores das resistências,
· Amplificador Inversor com 
	Basta repetir a fórmula deduzida para o circuito anterior, com isso, verificamos que o ganho é o dobro do ganho anterior.
Amplificador Não Inversor
Como visto anteriormente, há um “Curto Virtual” entre e . Dessa forma,
Como a impedância de entrada de um amplificador operacional tende ao infinito, . Assim,
Como ,
Após operações algébricas,
Como ,
Aplica-se os valores das resistências,
· Amplificador Somador
		Utiliza-se o mesmo método do “Curto Virtual”, dessa forma
Aplica-se então, a Lei de Kirchoff das Correntes (LKC) no nó . Como a corrente que percorre o amplificador é 0,
As correntes são substituídas através da Lei de Ohm,
Porém, aplica-se o divisor de tensão com objetivo de achar e .
 e 
Desenvolve-se a equação com os valores substituídos.
Como ,
4. Procedimentos Experimentais
4.1 Amplificador inversor
Amplificador inversor com R=10kΩ
Entrada
Saída para R=10kΩ
	Observa-se que a saída é resultado de uma amplificação de A=-2. Portanto a tensão 
	Entrada
	
	2V
	Saída
	
	4V
	Constatamos resultados bem próximos se compararmos com a constante de amplificação teórica:
Entrada e saída sobrepostas
	Observa-se, também, que a entrada e saída estão defasadas em 180º, isto acontece pelo fato da entrada do sinal de tensão ser pela entrada inversora, o que inverte a saída em relação a entrada, gerando a defasagem de 180º ou .
Amplificador inversor com R=20kΩ
Entrada
Saída para R=20kΩ
	Observa-se que para o mesmo circuito de amplificador operacional configurado como inversor obtém-se uma saída quatro vezes maior do que a entrada para uma resistência duas vezes maior que a primeira. Portanto, para R=20kΩ, obtém-se:
Obs: Adiciona-se o sinal pois as ondas estão defasadas em 180º, o que como visto anteriormente significa que a saída está invertida em relação a entrada.
	Entrada
	
	2V
	Saída
	
	8V
Comparando o ganho experimental com o teórico, vem que:
4.2 Amplificador não inversor
Entrada
Saída 
	Observa-se que o amplificador não inversor gerou uma saída com amplificação de A=3, pois
Comparando-se resultados, tem-se, também que o ganho teórico é:
Entrada e saída sobrepostos
	Além disso, ao sobrepor as plotagens de saída e entrada, analisa-se que as duas ondas estão em fase. Isso acontece pois a entrada utilizada por é uma entrada não inversora.
	Entrada
	
	2V
	Saída
	
	6V
4.3 Circuito somador
Gráficos sobrepostos
Portanto, tem-se que:
	Entrada
	
	2V
	Tensão em
	
	1.2V
	Saída
	
	16V
Ou seja, a constante A experimental é:
Obs: Adiciona-se o sinal pois as ondas estão defasadas em 180º, o que como visto anteriormente significa que a saída está invertida em relação a entrada.
Com isso, comparando-se com os resultados teóricos, vem que:
5. Conclusões
	Infere-se que os amplificadores operacionais de fato têm diversas aplicações que fundamentam o mundo da Engenharia Elétrica. Dessa forma, ressalta-se que os resultados obtidos foram verificados com as predições teóricas, de modo que o ganho e fase obtidos para cada configuração dos amplificadores operacionais estão de acordo com o que foi estudado.
	Em geral, entendeu-se que o ganho da saída de um amplificador operacional está diretamente ligado ao valor de resistência do resistor que liga a saída de potencial elétrico a uma das entradas e a fase da saída é definida a partir da escolha da entrada em que a fonte de alimentação estará ligada.
6. Referências Bibliográficas
1) Charles M. Close - Circuitos Lineares LTC - 2ª Edição
2) Documento de experiência 6 de laboratório de circuitos 1
3) Boylestad, Robert L. Introdução à Análise de Circuitos. 12ª Ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2012.
4) https://www.mundodaeletrica.com.br/o-que-sao-amplificadores-operacionais/