Roteiro01_EA2

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ROTEIRO DE PRÁTICA LABORATORIAL Nº 919059-1 
 
 
1. Componente curricular: Eletrônica Analógica 2 
 
 
2. Título do roteiro de aula prática: 
 
 CIRCUITOS COM AMPLIFICADOR OPERACIONAL: AMPLIFICADOR INVERSOR 
E AMPLIFICADOR NÃO INVERSOR 
 
 
3. Tempo previsto: 100 minutos 
 
 
4. Objetivos 
 
 Através de simulações computacionais verificar o funcionamento do amplificador inversor 
e amplificador não inversor, determinando o ganho do circuito e a forma de onda de saída. 
 
 
5. Referencial teórico 
 
Os modos de operação dos AO são do tipo sem realimentação, realimentação positiva e 
realimentação negativa. No tipo sem realimentação, também denominado operação de malha 
aberta, o ganho é estipulado pelo próprio fabricante, ou seja, não se tem controle sobre o mesmo, 
sendo muito utilizado em circuitos comparadores. Na realimentação positiva, denominada de 
operação em malha fechada, apresenta como inconveniente o fato de conduzir o circuito à 
instabilidade, sendo utilizado nos circuitos osciladores. Na realimentação negativa, também 
denominada de operação em malha fechada, porém com resposta linear e ganho controlado. 
Boa parte das aplicações de AO utilizam amplificadores com realimentação negativa 
devido a sua grande estabilidade de operação. A realimentação negativa estabiliza o ganho de 
tensão total, eliminando a instabilidade da operação em malha aberta. 
 
Amplificador inversor 
 
 O amplificador inversor é o circuito com amplificador operacional mais simples e o 
amplificador de ganho constante mais utilizado. Como podemos observar na Figura 1, o sinal de 
entrada (Vin) estará defasado 180º do sinal de saída (Vout), isto devido ao sinal negativo na 
equação do ganho, provocando um deslocamento de fase. A saída é obtida pela multiplicação da 
entrada por um ganho fixo ou constante, definido pelos resistores: Ri (resistor de entrada) e Rf 
(resistor de realimentação). 
 
Figura 1 – Amplificador inversor 
 
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Uma grande vantagem do amplificador inversor é poder definir com facilidade sua 
impedância de entrada que é dada através do resistor Ri. Como o resistor Ri está virtualmente 
aterrado, a impedância de entrada em malha fechada será: Zin = R1. 
 
Amplificador não-inversor 
 
O amplificador não-inversor é outro circuito básico com AO. Este circuito utiliza 
realimentação negativa para estabilizar o ganho total. Com este tipo de amplificador, a 
realimentação negativa aumenta a impedância de entrada e diminui a impedância de saída. 
No circuito da Figura 2, mostrado abaixo, uma tensão de entrada (Vin) aciona a entrada 
não-inversora. Esta tensão de entrada é amplificada para produzir a tensão de saída em fase. Parte 
da tensão de saída é realimentada em entrada através de um divisor de tensão. A tensão em Ri é a 
tensão de realimentação aplicada na entrada inversora. Essa tensão de realimentação é quase igual 
a tensão da entrada inversora. Devido ao alto ganho de tensão em malha aberta, a diferença entre 
as entradas é muito pequena. Visto que a tensão de realimentação se opõe à tensão de entrada, 
temos uma realimentação negativa. 
 
Figura 2 – Amplificador não inversor 
 
 
 
O amplificador não-inversor, como o próprio nome sugere, não inverte o sinal de saída em 
relação ao sinal de entrada. O ganho de tensão é determinado através da equação mostrada na 
Figura 1, o que mostra que o menor ganho possível será unitário. 
Estes circuitos podem ser utilizados em inúmeras aplicações como circuitos ceifadores, 
amplificação, tratamento de sinais, entre outros. 
 
 
 
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6. Equipamentos necessários 
 
Tabela 1 – Relação de equipamentos utilizados na aula prática 
 
Item Quant. Descrição 
1 1 Computador de uso geral com sistema operacional Windows 
2 1 Software de simulação de circuitos Proteus 
 
 
7. Simulações, cálculos e análises 
 
 
a) Com o software de simulação Proteus aberto, acesse na barra de ícones na lateral esquerda o 
ícone ‘Components Mode’, depois clicando no botão P, selecione os componentes na biblioteca 
‘Pick Devices’ de acordo com a Figura 1 mostrada a seguir: 
 
Figura 1 – Circuito simulável 1 – Amplificador inversor com sinal CC na entrada 
 
 
 
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b) Após o circuito montado, realize a simulação através do botão em forma de seta, localizado na 
parte inferior esquerda da tela (Run the simulation). 
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c) Calcule o valor da tensão de saída considerando o ganho de tensão do circuito e compare os 
valores com os obtidos na simulação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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d) Altere o valor da fonte de alimentação (Dual Supply) para +/- 5V e simule novamente. O que 
aconteceu com o valor do sinal de saída? Explique. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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e) Com o software de simulação Proteus aberto, acesse na barra de ícones na lateral esquerda o 
ícone ‘Components Mode’, depois clicando no botão P, selecione os componentes na biblioteca 
‘Pick Devices’ de acordo com a Figura 2 mostrada a seguir: (Defina a frequência do sinal de 
entrada em 30Hz, com amplitude de 3V) 
 
Figura 2 – Circuito simulável 2 – Amplificador inversor com sinal CA na entrada 
 
 
 
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f) Após o circuito montado, realize a simulação através do botão em forma de seta, localizado na 
parte inferior esquerda da tela (Run the simulation). Visualize as formas de onda do sinal de 
entrada e saída utilizando o osciloscópio simulável. 
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g) Calcule o valor da tensão de saída considerando o ganho de tensão do circuito e compare os 
valores com os obtidos na simulação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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h) Altere o valor da fonte de alimentação (Dual Supply) para +/- 5V e simule novamente. O que 
aconteceu com o valor do sinal de saída? Explique. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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i) Com o software de simulação Proteus aberto, acesse na barra de ícones na lateral esquerda o 
ícone ‘Components Mode’, depois clicando no botão P, selecione os componentes na biblioteca 
‘Pick Devices’ de acordo com a Figura 3 mostrada a seguir: 
 
Figura 3 – Circuito simulável 3 – Amplificador não inversor com sinal CC na entrada 
 
 
 
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j) Após o circuito montado, realize a simulação através do botão em forma de seta, localizado na 
parte inferior esquerda da tela (Run the simulation). 
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k) Calcule o valor da tensão de saída considerando o ganho de tensão do circuito e compare os 
valores com os obtidos na simulação._____________________________________________________________________________________ 
 
l) Substitua o resistor R1 por um trimpot (Resistor ajustável) de 30K de acordo com a Figura 4 
mostrada abaixo. Varie o valor da resistência e verifique a influência no valor do sinal de saída. 
Explique o que aconteceu. 
 
Figura 4 – Circuito simulável 3 – Amplificador não inversor com trimpot 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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m) Calcule os valores extremos do sinal de saída considerando o ganho mínimos e máximo do 
circuito e compare com os valores com o da simulação. 
 
 
 
 
 
 
 
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n) Com o software de simulação Proteus aberto, acesse na barra de ícones na lateral esquerda o 
ícone ‘Components Mode’, depois clicando no botão P, selecione os componentes na biblioteca 
‘Pick Devices’ de acordo com a Figura 5 mostrada a seguir: (Defina a frequência do sinal de 
entrada em 10Hz, com amplitude de 2V) 
 
Figura 5 – Circuito simulável 4 – Amplificador não inversor com sinal CA na entrada 
 
 
 
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o) Após o circuito montado, realize a simulação através do botão em forma de seta, localizado na 
parte inferior esquerda da tela (Run the simulation). Visualize as formas de onda do sinal de 
entrada e saída utilizando o osciloscópio simulável. 
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p) Calcule o valor da tensão de saída considerando o ganho de tensão do circuito e compare os 
valores com os obtidos na simulação. 
 
 
 
 
 
 
 
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q) O que podemos concluir se compararmos os sinais de saída dos amplificadores inversor e não 
inversor? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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r) Com o software de simulação Proteus aberto, acesse na barra de ícones na lateral esquerda o 
ícone ‘Components Mode’, depois clicando no botão P, selecione os componentes na biblioteca 
‘Pick Devices’ de acordo com a Figura 5 mostrada a seguir: (Defina a frequência do sinal de 
entrada em 60Hz, com amplitude de 1V) 
 
Figura 6 – Circuito simulável 5 – Circuito com duplo estágio de ampop 
 
 
 
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s) Após o circuito montado, realize a simulação através do botão em forma de seta, localizado na 
parte inferior esquerda da tela (Run the simulation). Visualize as formas de onda do sinal de 
entrada, saída do primeiro e segundo estágio. Utilize o osciloscópio simulável para capturar os 
sinais. 
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t) Calcule o valor do ganho de tensão em cada estágio e encontre o valor do sinal de saída? 
Compare o resultado com os valores da simulação. 
 
 
 
 
 
 
 
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u) Escreva a equação matemática que representa a relação dos dois estágios considerando o sinal 
de saída (Vo) em relação ao sinal de entrada (Vi). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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8. Referências 
 
 
BOYLESTAD, R; NASHELSKY, L. Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos – 11ª Ed. 
2013. Pearson – Pretince Hall – São Paulo – SP – ISBN: 978-85-64574-21-2 
 
MALVINO, A; BATES, D. J. Eletrônica – 7ª Ed. 2011. Mc Graw Hill – Porto Alegre – RS – 
ISBN: 978-85-8055-003-0 
 
LM358 – Datasheet do Amplificador Operacional LM348. Texas Instruments. 
< http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm158-n.pdf>. Acesso em: 06/08/2018 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Elaboração do roteiro: Prof. Lúcio Rogério Júnior Data: 24/05/2018 
Revisão: Prof. Lúcio Rogério Júnior Data: 25/05/2018 
Organização: Prof. Lúcio Rogério Júnior Data: 26/07/2018