PRATICA 1

Amplicadores inversor e no-inversor a

Amplicadores operacionais so tipos especiais de amplicadores que, pela seleo de a ca seus componentes externos, podem ser adaptados para uma grande variedade de operaes, co tais como somar, subtrair, etc. Devido ao seu ganho muito elevado, tal amplicador geralmente no opera de forma isola. a As aplicaes mais simples das quais estes circuitos participam so os amplicadores de sinal co a tipos inversor e no-inversor. a O objetivo desta prtica analisar as caracter a e sticas do amplicador operacional em circuitos t picos inversores e no inversores de sinal, comparando os resultados obtidos no a seu funcionamento real com aqueles previsto em teoria.

1.1

Material necessrio aItem Quantidade Placa de montagem 01 Fonte de alimentao regulada ca 01 Fonte de sinal 01 Osciloscpio o 01 Amplicador operacional 741 02 Resistor de 100k 01 Resistor de 10k 06 Resistor de 1k 04 Diodo de Sinal 02

1.2

Amplicador Inversor

1. Estabelea, para o circuito da Figura 1.1, o sinal vg = 2Vp.p. , senoidal (f=1kHz). c 2. Mea os valores de vg , vin e vo e calcule o ganho Av = vo /vin (Av = RF /R1 ) para os c seguintes valores de RF mostrados na Tabela 1.1. 3. Compare os valores calculados dos ganhos com aqueles obtidos na experincia. e 4. Houve saturao ou distoro para algum valor de RF ? Justique por qu. ca ca e

7

RF R1 1K R2 10K +15V 2 3 7 6 741 4 -15V vo RL 10K

1N4148 vg

vin

Figura 1.1: amplicador inversor RF () 1k 10k 100k Tabela 1.1: medies para amplicador inversor co vg (V) vin (V) vo (V) Av (vo /vin )

1.3

Amplicador no inversor aR1 1K RF 1K +15V 7 6 741 4 -15V RL 10K

R3 1N4148 vin 10K vg R2 10K

2 3

vo

Figura 1.2: amplicador no-inversor a

1. Estabelea, para o circuito da Figura 1.2, o sinal vg = 2Vp.p. , senoidal (f=1kHz). c 2. Mea os valores de vg , vin e vo . c 3. Calcule o valor real de Av = vo /vin para o circuito e compare com o valor esperado, Av = 1 + RF /R1 . O comportamento deste circuito se deu como esperado? 4. Qual a funo do resistor R2 neste circuito? ca

PRATICA 2

Medidas dos parmetros DC dos a amplicadores operacionais

O desenvolvimento das tcnicas de construo de circuitos integrados tem tornando cada e ca vez melhores as previses tericas de funcionamento de circuitos reais. o o Apesar disso, algumas imperfeies ainda mantm inuncia sobre o comportamento dos co e e circuitos, tais como aquelas provenientes das caracter sticas DC. Tenses e correntes indeseo jadas, oriundas da polarizao dos amplicadores operacionais geralmente so desprez ca a veis, mas podem vir a comprometer a operao de um dado sistema. ca Nesta prtica, sero realizadas medidas das principais caracter a a sticas DC de um amplicador operacional. Os principais objetivos so proporcionar o entendimento dessas grandezas a e lembrar ao aluno de que podem salientes em situaes reais. co

2.1

Material necessrio aItem Quantidade Placa de montagem 01 Fonte de alimentao regulada ca 01 Osciloscpio o 01 Amplicador operacional 741 04 Resistor de 10M 02 Resistor de 100k 02 Resistor de 100 03 Capacitor de 10nF 02 Miliamper metro 01

2.2

Tenso de deslocamento de entrada a

A tenso de deslocamento de entrada, Vof f set , a diferena entre as tenses de entrada a e c o (com o amplicador operacional em repouso) devido ao descasamento entre o par diferencial de entrada (diferentes VBEs ). O circuito da Figura 2.1 pode ser utilizado para estimar o valor de Vof f set . 1. Mea o valor de V0 . O valor da tenso de deslocamento de entrada ser dado por c a a Vof f set = V0 /AV . Compare o valor medido com o valor apresentado no manual do amplicador operacional. 9

100

100K +15V 7 741 6 4 -15V

2 3

Figura 2.1: medio da tenso de deslocamento de entrada ca a

2.3

Correntes de polarizao e de oset de entrada ca

A corrente de polarizao de entrada, Ibias , aquela necessria para polarizar o par ca e a diferencial de entrada do amplicador operacional - Ibias = (I + + I )/2. A corrente de deslocamento de entrada a diferena entre as correntes de entrada do par e c diferencial devido ao descasamento dos s dos transistores, ou seja, Iof f set = I + I . Considere o circuito da Figura 2.2.10nF 2 3 RB 10M +15V 7 6 741 4 -15V 10nF 3 RB 10M Vo I +15V 2 7 741 6 4 -15V Vo

+ I

Figura 2.2: correntes de polarizao e de oset de entrada ca

1. Mea os valores de I + e I . Os valores dessas correntes devem ser medidos de forma c indireta. O valor de I +/ pode ser calculado pela seguinte equao: I +/ = Vo /RB . ca 2. Retire os capacitores dos circuitos. O que acontece ao sinal de sa da? Caso o sinal sofra alguma distoro, explique o efeito. ca 3. Calcule os valores de Ibias e Iof f set . Compare estes valores com os valores apresentados no manual do amplicador operacional.

2.4

Medio da mxima corrente de sa do amplica a da cador operacional

A mxima corrente de sa do amplicador operacional est presente quando o terminal a da a de sa curto-circuitado, tal como mostra o circuito da Figura 2.3. E denida como Isc da e

(short-circuit).+15V

100K 2 3 100 100 7 741 6 mA 4 -15V

Figura 2.3: mxima corrente de sa do amplicador operacional a da

Assim, considerando o circuito da Figura 2.3: 1. Explique o seu funcionamento. 2. Mea com um miliamper c metro a corrente na sa do amplicador operacional. da 3. Compare o valor medido no laboratrio com o especicado no manual do amplicador o operacional.

PRATICA 3

Medidas dos parmetros AC dos a amplicadores operacionais

Assim como os parmetros DC, os parmetros AC de um amplicador operacional tama a bm afetam a sua performance durante o funcionamento. Tais parmetros mantm gerale a e mente relao direta com o ganho de tenso do amplicador. ca a Entre os principais efeitos da inuncia nociva de alguns desses parmetros podem ser e a destacados a limitao da amplitude do sinal de sa e o decaimento do ganho com o ca da aumento da freqncia de operao. ue ca O objetivo desta prtica medir, atravs de conguraes apropriadas, os principais a e e co parmetros envolvidos na anlise AC de um amplicador operacional. a a

3.1

Material necessrio aItem Quantidade Placa de montagem 01 Fonte de alimentao regulada ca 01 Fontede sinal 01 Osciloscpio o 01 Amplicador operacional 741 03 Resistor de 220k 01 Resistor de 47k 02 Resistor de 10k 03 Resistor de 4,7k 03 Potencimetro de 10k o 01

3.2

Slew Rate - mxima taxa de variao do sinal de a ca sa da

Pode ser observado na prtica que, em algumas situaes, para grandes amplitudes do a co sinal de sa da, a taxa de variao desse sinal satura em um valor constante chamado slewca rate (SR). No circuito da Figura 3.1, o slew-rate do amplicador operacional dado por e SR = vo /t. 1. Estabelea, o sinal vin = 5Vp , quadrado, na freqncia f=1kHz. Neste caso, vo = 10Vp . c ue 12

R1 47K

RF 47K

vin

t +15V 2 741 3 vin 7 6 vo vo RL 10K t v t

4 -15V

Figura 3.1: medio do slew-rate de uma amplicador operacional ca

2. Aumente a freqncia do sinal de entrada at que o sinal de sa que distorcido. ue e da 3. Trace a forma da onda visualizada no osciloscpio. o 4. Compare o valor medido do slew-rate com o valor especicado no manual do amplicador.

3.3

Ganho diferencial de entrada

O ganho diferencial de entrada de um amplicador operacional, simbolizado por Aol ou Ad , dado pela relao entre o valor da amplitude do sinal de sa e a diferena entre as e ca da c + tenses nos terminais de entrada, ou seja, Aol = vo /(vin vin ). o ca O circuito da Figura 3.2 pode ser utilizado como base para a medio do ganho em malha aberta de um amplicador operacional.+15V 2 7 741 6 5 3 4 1 -15V 10K -15V

vin

vo 10K

Figura 3.2: medio do ganho diferencial de entrada ca

1. Desligue a fonte de sinal e utilize a malha de compensao para ajustar o n DC na ca vel sa da. 2. Aplique um pequeno sinal vin na entrada e mea o valor da tenso de sa c a da.

3. Calcule o valor do ganho diferencial, Aol = vo /vin . 4. Voc experimentou diculdades durante a medio de Aol ? Caso positivo, explique e ca quais foram as diculdades e o porqu das mesmas. e

3.4

Banda passante (BW)

A banda passante de um circuito amplicador a faixa de freqncias onde o ganho e ue ue permanece aproximadamente constante. Para o amplicador da Figura 3.3, a freqncia que demarca o limite da banda passante, tambm chamada freqncia de corte, ocorre quando e ue o ganho cai 3dB em relao ao ganho da banda mdia. ca e Considere o circuito da Figura 3.3.R1 4K7 RF 220K +15V 2 741 3 vin 7 6 vo RL 10K MX 1Vp

4 -15V

Figura 3.3: medio da banda passante de um amplicador ca

1. Modique o valor de vin (AC) at que a amplitude do sinal de sa alcance o valor e da vo = 1V . Aumente a freqncia do sinal de entrada at que o ganho caia de 3dB ue e (vo = 0.707V ). 2. Anote o valor desta freqncia e compare com o valor calculado da freqncia de corte. ue ue

PRATICA 4

Amplicadores somadores inversor e no-inversor a

Diversas so as aplicaes encontradas na literatura para os amplicadores operacionais, a co desde um simples amplicador de sinal realimentado a um circuito oscilador complexo. Entre essas aplicaes, uma delas pode ser destadacada, tanto pela sua simplicidade quanto pela co grande utilidade que possui: o amplicador somador. O somador constitui num circuito que recebe vrios sinais de entrada e gera na sua sa a da uma combinao linear destes vrios sinais, ou seja, vo = k1 v1 + k2 v2 + . . . + kn vn , onde ki ca a so constantes reais, vi , i = 1, n so os valores das tenses na entrada do circuito e vo o a a o e valor da tenso na sua sa a da. Um exemplo de aplicao de um amplicador somador um mixer, utilizado nas mesas de ca e som para juntar os sinais eltricos provenientes de transdutores instalados nos instrumentos e musicais. O sinal proveniente da sa do mixer lanado na entrada de um amplicador, da e c produzindo o som combinado dos instrumentos. Existem dois tipos bsicos de amplicadores somadores: os inversores e os no-inversores. a a o A diferena entre eles que o primeiro causa um defasamento de 180 em relao ` combic e ca a nao linear dos sinais de entrada (vo = (k1 v1 + k2 v2 + . . . + kn vn )). ca O objetivo desta prtica realizar a montagem dos dois tipos de amplicadores somadoa e res, test-los e tecer comentrios sob o funcionamento de cada um, procurando vantagens e a a desvantagens de um em relao ao outro. ca

4.1

Material necessrio aItem Quantidade Placa de montagem 01 Fonte de alimentao regulada ca 01 Fonte de sinal 02 Osciloscpio o 01 Amplicador operacional 741 02 Resistor de 22k 02 Resistor de 10k 08

15

4.2

Amplicador somador inversor

O amplicador somador da Figura 4.1 possui duas entradas `s quais podem ser atribu a dos valores distintos de tenso. Deduza, para este circuito somador, a expresso de Vo em funo a a ca das tenses de entrada V1 e V2 . oR3 10K R1 10K V1 R2 22K V2 2 3 +15V 7 741 6 4 -15V

Vo 10K

R4 3K9 (~ R1//R2//R3)

Figura 4.1: amplicador somador no-inversor a

1. Monte o circuito da Figura 4.1. 2. Preencha as linhas Tabela 4.1, para cada uma as combinaes das tenses de entrada co o V1 e V2 . 3. Compare os valores encontrados com os esperados e comente os seus resultados. 4. Qual a funo do resistor R4 neste circuito? ca V1 (V) 1V 0 1V 5V V2 (V) 1V 1V -1V 10V Tabela 4.1: medies para somador inversor co Vo (V)(calc.) Vo (V)(medido)

4.3

Amplicador somador no-inversor a

O amplicador somador da Figura 4.2, assim como o circuito da Figura 4.1, tambm e possui duas entradas. Entretanto, como as entradas esto conectadas ` entrada no inversora a a a do amplicador operacional, de se esperar que no haja defasagem do sinal de sa em e a da

relao ` combinao linear dos sinais de entrada. Sendo assim, este circuito constitui em ca a ca um somador no-inversor para sinais de tenso. a a Deduza, para este circuito somador, a expresso de Vo em funo das tenses de entrada a ca o V1 e V2 .R1 10K R2 10K +15V 7 741 6 4 -15V

R3 10K V1 R4 22K V2

2 3

Vo 10K

Figura 4.2: amplicador somador no-inversor a

1. Monte o circuito da Figura 4.2. 2. Preencha, para as combinaes das tenses de entrada V1 e V2 , a Tabela 4.2 co o 3. Compare os valores encontrados com os esperados e comente os seus resultados. 4. Este circuito apresenta alguma desvantagem em relao ao da Figura 4.1? Justique ca sua resposta. V1 (V) 1V 0 1V 5V V2 (V) 1V 1V -1V 10V Tabela 4.2: medies para somador no-inversor co a Vo (V) (calc.) Vo (V) (medido)

PRATICA 5

Amplicador diferencial com Amplicadores Operacionais

Amplicadores diferenciais possuem diversas aplicaes em engenharia, mas sua principal co utilizao se d no projeto de circuitos para instrumentao eletrnica. ca a ca o Uma aplicao deste amplicador se d no caso de um transdutor que gera entre seus ca a terminais uma voltagem proporcional ` temperatura do ambiente em que se encontra. Um a par de os usado para conectar os terminais do transdutor aos terminais de entrada do e amplicador diferencial. Sinais interferentes entre os dois os e o terra seriam rejeitados, pois seriam comuns aos dois os. Sinais comuns aos terminais de entrada de um amplicador diferencial, tais como os do exemplo anterior geralmente so indesejados. Logo, a anlise de ganho em modo comum a a para estes circuitos importante e no pode ser deixada de lado, como feito em outros casos. e a O objetivo desta prtica consistem em entender o funcionamento de um amplicador a diferencial baseado em um amplicador operacional, bem como medir os ganhos diferencial e em modo comum para este amplicador.

5.1

Material necessrio aItem Quantidade Placa de montagem 01 Fonte de alimentao regulada ca 01 Fonte de sinal 02 Osciloscpio o 01 Amplicador operacional 741 01 Resistor de 100k 02 Resistor de 1k 02

5.2

Amplicador diferencialR2 + R1 R1 R4 R2 v2 v1 R3 + R4 R1

Mostre, para circuito da Figura 5.1, que o valor da tenso vo neste circuito dado por a e vo =

18

R1 1K v1 R3 1K v2

R2 100K +15V 7 2 741 6 4 3 -15V R4 100K

vo

Figura 5.1: amplicador diferencial 1. Mea com o mult c metro as impedncias dos resistores a serem utilizados nesta prtica a a e anote os valores. 2. Monte o circuito da Figura 5.1. 3. Estabelea nas entradas do amplicador diferencial sinais senoidais v1 = 5V e v2 = c 5.1V , ambos na freqncia de 1kHz. ue 4. Mea, com o aux do osciloscpio, o valor da tenso do sinal de sa c lio o a da. Qual o valor do ganho diferencial real para este circuito (Ad = vo /(v2 v1 ))? 5. Compare o valor real do ganho diferencial AD com o seu valor terico, utilizando os o valores medidos dos resistores. 6. Repita o procedimento anterior admitindo agora R1 = R3 = 1k e R2 = R4 = 100k. 7. Estabelea nas entradas do amplicador diferencial sinais senoidais v1 = v2 = 5V e c mea, com o aux do osciloscpio, o valor da tenso do sinal de sa c lio o a da. 8. Sabendo que vo = AD (v2 v1 ) + ACM (v1 + v2 )/2, qual o valor do ganho em modo comum para este circuito? 9. Com base nos valores medidos para AD e ACM , calcule o valor do CMRR para este circuito. O valor da relao de rejeio em modo comum dado por CM RR = ca ca e 20 log |AD /ACM |.

PRATICA 6

Circuitos integrador e diferenciador

Diferenciao e integrao so duas das operaes matemticas mais importantes. So ca ca a co a a operaes bastante valiosas na engenharia, pois servem para descrever o comportamento de co sistemas reais, desenvolver novas teorias e projetar estruturas. Grande parte dos sistemas pode ser descrita por conjuntos de equaes diferenciais, combinaes lineares de derivaes co co co e integraes. As primeiras simulaes dessas equaes diferenciais eram feitas com base co co co em arranjos de circuitos integradores, nos chamados computadores analgicos. Hoje, tais o simulaes ainda so feitas com integradores, sendo estes implementados via software em um co a computador digital. Esta prtica visa mostrar ao aluno como podem ser constru a dos circuitos integradores e diferenciadores analgicos utilizando amplicadores operacionais. A experimentao possio ca bilitar compreender o funcionamento destes circuitos a

6.1

Material necessrio aItem Quantidade Placa de montagem 01 Fonte de alimentao regulada ca 01 Fonte de sinal 01 Osciloscpio o 01 Amplicador operacional 741 02 Resistor de 120k 01 Resistor de 100k 01 Resistor de 12k 01 Resistor de 10k 03 Resistor de 9,1k 01 Capacitor de 3,3F 01 Capacitor de 1,5F 01

6.2

Circuito integrador analgico o

Considere o circuito da Figura 6.1. 1. Explique o seu funcionamento.

20

C1 1,5nF RF 100K R1 10K vin 3 +15V 7 741 6 4 -15V RB 9K1(~R1//RF)

2

vo 10K

Figura 6.1: integrador analgico o

2. Estabelea um sinal senoidal de entrada, vi , tal que vo = 1Vp. , na freqncia de 50Hz c ue (baixa). Aumente a freqncia do sinal de entrada at que a tenso do sinal de sa ue e a da caia para aproximadamente 0,7V (-3dB de queda no ganho). Esta freqncia a ue e freqncia de corte superior em -3dB, a partir da qual o circuito ir se comportar como ue a integrador. 3. Compare o valor medido da freqncia de corte com o valor terico calculado. ue o 4. Estabelea na entrada do circuito um sinal senoidal vi = 1Vp.p. em uma freqncia c ue menor que a freqncia de corte do integrador (500Hz, por exemplo). Mea os valores ue c de vi e vo . Qual o ganho do circuito? Compare o valor medido com o valor terico o calculado. 5. Estabelea na entrada do circuito um sinal quadrado vi = 1Vp.p. , na freqncia de c ue 10kHz. Anote as formas de onda de vi e vo . O sinal apresentado na sa do amplida cador concordou com o esperado? 6. Qual a funo do resistor RF neste circuito? ca

6.3

Circuito derivador analgico o

Considere o circuito da Figura 6.2. 1. Estabelea um sinal senoidal de entrada, vi , tal que vo = 1Vp. , na freqncia de 50kHz c ue (alta). Diminuir a freqncia do sinal de entrada at que a tenso do sinal de sa ue e a da caia para aproximadamente 0,7V (-3dB de queda no ganho). Esta a freqncia de e ue corte inferior em -3dB abaixo da qual o circuito opera como um derivador analgico. o 2. Compare o valor medido desta freqncia com o valor terico calculado. ue o

RF 120K R1 12K vin 3 C1 3,3nF 2 +15V 7 741 6 4 -15V RB 9K1(~R1//RF)

Vo 10K

Figura 6.2: derivador analgico o

3. Estabelea na entrada do circuito um sinal senoidal vi = 1Vp.p. em uma freqncia c ue maior que a freqncia de corte do integrador (10kHz, por exemplo). Mea os valores ue c de vi e vo . Qual o ganho do circuito? Compare com o valor terico calculado. o 4. Estabelea na entrada do circuito um sinal triangular de vi = 1Vp.p. de freqncia 1kHz. c ue Anote as formas de onda de vi e vo . Compare as formas de onda obtidas para vi e vo com as formas de onda tericas. O resultado concordou com o esperado? o 5. Qual a funo do resistor R1 nesse circuito? ca

PRATICA 8

Circuitos comparadores

O amplicador operacional sem dvida um componente valioso na construo de divere u ca sos circuitos lineares, dentre os quais podem ser destacados os amplicadores somadores e os amplicadores de instrumentao. ca Sua versatilidade permite que seja utilizado para outras aplicaes tambm importantes co e na engenharia, que so os circuitos de funcionamento no linear. O mais simples destes a a circuitos o comparador, um dispositivo que chaveia sua sa para um entre dois n e da veis de tenso, baseado na comparao entre as tenses nos seus terminais de entrada. a ca o Os comparadores so bastante utilizados como conversores de sinais analgicos para sinais a o digitais, servindo de ponte entre os circuitos digitais e os analgicos. o O objetivo desta prtica vericar o funcionamento de dois dos mais utilizados circuitos a e comparadores existentes: o comparador simples e o comparador regenerativo Schmitt Trigger, ambos constru dos com amplicadores operacionais.

8.1

Material necessrio aItem Quantidade Placa de montagem 01 Fonte de alimentao regulada ca 01 Fonte de sinal 01 Osciloscpio o 01 Amplicador operacional 741 02 Resistor de 100k 02 Resistor de 10k 01 Resistor de 1k 01 Resistor de 820 02 Led Verde 01 Led Vermelho 01

8.2

Comparador simples

O circuito da Figura 8.1 o mais simples entre os comparadores existentes. Esse circuito e determina o valor da tenso no terminal de sa a partir da comparao do n da tenso a da ca vel a de entrada vin com o n de tenso de referncia (0V , neste caso). vel a e 1. Monte o circuito da Figura 8.1. 26

+15V

2 10K vin 3

7 4

6 820 820

verde -15V

vermelho

Figura 8.1: comparador simples

2. Para que n veis de tenso de entrada cada um dos LEDs acender? Anote os valores. a a 3. Os resistores de 820 podem ser retirados? Justique sua resposta. 4. Para que n veis de tenso de entrada ambos os LEDs esto apagados neste circuito? a a

8.3

Comparador regenerativo Schmitt Trigger

Embora o circuito da Figura 8.1 realize a comparao entre dois sinais, ele possui pouca ca imunidade a ru dos, podendo ser inadequado para aplicaes digitais. Uma soluo para co ca este problema alcanada com o circuito da Figura 8.2, pois este foi concebido com base no e c princ pio da histerese.2 vin 1Vpp 1kHz 3 +15V 7 741 6 4 -15V R1 100K R2 1K

vo

Figura 8.2: comparador regenerativo Schmitt Trigger

A histerese dene para este circuito uma faixa de tenses dentro da qual no pode haver o a chaveamento do sinal de sa ainda que a diferena entre os sinais de entrada e de referncia da, c e varie. A funo de transferncia para o comparador Schmitt Trigger mostrada na Figura ca e e 8.3. Para vericar o funcionamento do comparador com histerese realize os seguintes procedimentos:

vo +Vsat

V V-

+ vin

-Vsat

Figura 8.3: funo de transferncia para o comparador Schmitt Trigger ca e

1. Monte o circuito da Figura 8.2. 2. Analise o funcionamento deste circuito, bem como as suas vantagens em relaao ao c comparador simples. 3. Mea as tenses de disparo do comparador (tenses de entrada a partir da qual a sa c o o da do circuito chaveia). Compare com os valores medidos das tenses de disparo com os o valores tericos calculados. As tenses de disparo podem ser calculadas pelas seguintes o o equaes: co V + = +VSAT R2 /(R1 + R2 ) V = VSAT R2 /(R1 + R2 ) 4. Anote a curva de transferncia vin vo . Compare a curva experimental com a cure va terica. A curva de transferncia experimental pode ser bem visualizada com o o e osciloscpio operando no modo XY. o

PRATICA 10

Oscilador de onda quadrada/triangular

Osciladores so circuitos capazes de gerar sinais de natureza alternada sem a necessidade a de sinais de entrada. Uma vez ligado, o circuito simplesmente oscila, geralmente em uma freqncia bem denida. ue A aplicao mais comuns dos osciladores esto presentes nos relgios digitais. Cada ca a o relgio possui um oscilador interno a cristal que gera um sinal na freqncia de 1Hz, precio ue samente. Existem vrios tipos de osciladores, algumas vezes classicados pelo tipo de sinal que a geram: senoidal, triangular, quadrado ou dente-de-serra. Esta prtica procura mostrar alguns dos conceitos envolvidos no funcionamento de um a circuito oscilador de onda triangular, fazendo com que o aluno verique os conceitos aprendidos em sala de aula, comparando os resultados esperados com os obtidos na experincia. e

10.1

Material necessrio aItem Quantidade Placa de montagem 01 Fonte de alimentao regulada ca 01 Osciloscpio o 01 Amplicador operacional 741 02 Resistor de 15k 01 Resistor de 10k 01 Resistor de 8,2k 01 Resistor de 1,5k 01 Resistor de 1k 01 Capacitor de 100F 01 Diodo zener de 5,6V 02

10.2

Oscilador de onda quadrada/triangular

O circuito da gura 10.1 implementa um oscilador de ondas quadrada e triangular simultaneamente. O sinal quadrado est presente em v1 , e o triangular est presente em a a v2 . 31

0,1 uF

C

R5 15K 2 3 vx R1 10K R3 8K2 +15V 7 741 6 4 -15V R4 1K 5V6 R2 1K5 +15V 7 741 6 4 -15V

v1

2 3

v2

Figura 10.1: gerador de onda quadrada/triangular

1. Monte o circuito da Figura 10.1. 2. Anote as formas de onda dos sinais v1 e v2 no circuito. 3. Mea a freqncia de oscilao do circuito. No relatrio, compare o valor medido com c ue ca o o valor esperado (calculado). 4. Mea as amplitudes dos sinais v1 e v2 . No relatrio, compare estes valores com os c o valores calculados. 5. O que aconteceria se fosse colocado um potencimetro em srie com R1? Justique o e sua resposta. 6. Anote e comente a forma de onda do sinal vx .

PRATICA 11

Osciladores senoidais

A onda senoidal sem dvida uma das mais fundamentais, visto que qualquer outra forma e u de onda pode ser expressa como uma combinao de Fourier de vrias senides. Devido a ca a o sua simplicidade, a gerao de uma forma de onda senoidal pura pode ser um grande desao. ca Sendo assim, esta prtica visa mostrar ao aluno um circuitos dos mais proeminentes na a gerao de ondas senoidais, o oscilador senoidal, buscando vericar o seu funcionamento em ca laboratrio. o

11.1

Material necessrio aItem Quantidade Placa de montagem 01 Fonte de alimentao regulada ca 01 Osciloscpio o 01 Amplicador operacional 741 01 Resistor de 50k 01 Resistor de 22k 01 Resistor de 16k 02 Resistor de 10k 01 Capacitor de 10F 02 Diodo de sinal 02

11.2

Oscilador senoidal

Um dos circuitos osciladores senoidais mais utilizados na eletrnica chamado oscilador o e Ponte de Wien, mostrado na Figura 11.1. O circuito consiste de um amplicador operacional numa congurao no inversora, em conjunto com uma malha de realimentao positiva ca a ca RC, acrescentada para determinar uma freqncia de oscilao para este circuito. ue ca Deduza, utilizando os critrios de Barkhousen, a freqncia de oscilao deste circuito, e e ue ca explique o seu funcionamento. Monte o circuito da Figura 11.1. Mea o valor da freqncia de operao para este circuito. Compare o valor desta c ue ca freqncia com o valor esperado terico. ue o

33

R3 22K R2 50K 1N4148 D1 D2 +15V 2 7 6 741 3 R 16K 4 -15V C 10nF 16K

R1 10K

vo

10nF

Figura 11.1: oscilador senoidal

O que acontecer ao circuito se os dois diodos D1 e D2 e o resistor R2 forem retirados? a Explique o por qu. e

PRATICA 12

Fontes de Alimentao reguladas ca

A funo de uma fonte de alimentao regulada garantir uma tenso de sa Vo DC ca ca e a da estvel, tendo como entrada uma fonte de alimentao menos estvel vin , podendo ser esta a ca a ultima inclusive de natureza alternada. Uma fonte de alimentaao tradicional geralmente composta de um mdulo reticador c e o (uma ponte de diodos, por exemplo), um ltro capacitivo, para dar mais estabilidade ao sinal e um regulador de tenso, para eliminar o efeito de ripple presente na sa do ltro a da capacitivo. O esquema de uma fonte de alimentao regulada genrica mostrado na Figura 12.1. ca e e

vin

regulador

Vo

Figura 12.1: esquema de uma fonte de alimentao regulada genrica ca e

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12.1

Material necessrio aItem Quantidade Placa de montagem 01 Fonte de alimentao regulada ca 01 Fonte de sinal 01 Osciloscpio o 01 Amplicador operacional 741 01 Resistor de 10k 03 Resistor de 2,7k 01 Resistor de 1k 02 Resistor de 100 01 Resistor de 12 01 Potencimetro de 470 o 01 Diodo zener de 2,4V 02

12.2

Circuito regulador

O circuito Figura 12.2 implementa um regulador srie de tenso, ou seja, a regulao e a ca e feita atravs do ajuste automtico da tenso, de modo que a tenso na carga seja mantida e a a a constante. Esta experincia consiste de duas etapas: medida da capacidade de regulao no circuito e ca com relao ` tenso de entrada e vericar a proteo contra sobrecorrente que o circuito ca a a ca possui.IL VCE1 Q1 Rsc IL V Q2 R4 R1 2 741 3 Vz 4 7 6 R3 R2 RLL

vin

Figura 12.2: regulador de tenso a

1. Monte o circuito da Figura 12.2. 2. Explique o seu funcionamento. 3. Determine o valor terico da tenso VL . o a

4. Faa a tenso de entrada vin igual a 15V e a carga RL igual a 10k. Mea a tenso c a c a VL na carga. Reduza paulatinamente a tenso vin , em n a veis de 1V, at que a tenso e a na carga caia de aproximadamente para a metade do seu valor normal. 5. Repita o experimento do item anterior para impedncias de carga RL = 1k e RL = a 100. Utilize, se desejar, a tabela 12.1 para anotar os valores de VL . VL (V) vin (V ) 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 Tabela 12.1: medies da tenso de sa de um regulador. co a da RL = 10k RL = 1k RL = 100

6. Com base nos valores medidos de VL trace grcos vin VL para cada uma das trs a e impedncias de carga utilizadas e comente o resultado. a 7. Retire o resistor de carga e conecte ao terminal de sa um potencimetro de 470. da o Diminua paulatinamente a impedncia do potencimetro at que a tenso na carga caia a o e a para 10% do seu valor normal. Mea com o mult c metro a impedncia do potencimetro a o e compare esta impedncia com a impedncia m a a nima terica calculada. o