Universidade Federal do Rio Grande do Sul Escola de Engenharia Departamento de Engenharia Eltrica ENG04447 Eletrnica Fundamental I-A

Relatrio do Laboratrio n 2 Amplificador Operacional II

Grupo:

Adriano Carafini William Cabral Guimares Turma F

1) INTRODUOAmplificadores operacionais, ou amp op, primeiro assunto a ser tratado na disciplina de Eletrnica Fundamental 1-B, so dispositivos que possuem uma ampla variedade de aplicao em toda eletrnica. Como prova de funcionalidade tem-se que, por exemplo, esses dispositivos so usados na amplificao de sinais, na realizao de funes matemticas tais como soma, subtrao, diviso, produto, integrao e diferenciao, alm de outras aplicaes. O estudo terico dos amplificadores operacionais feito sob a condio de que o dispositivo ideal. Porm o amplificador real, apesar de ter um comportamento que pouco se difere do amp op ideal, tem as suas particularidades. De todos os efeitos mpares dos amplificadores reais, esse relatrio ir tratar de trs deles, que so, tenso de off-set, correntes de polarizao, e um efeito conhecido como Slew Rate.

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2) EXPERIMENTOO experimento deste laboratrio pode ser dividido em trs partes, cada uma dessas descrita a seguir.

2.1) Tenso de off-seta tenso de sada de um amplificador operacional ideal quando s suas entradas aplicada uma tenso de 0 V, nula. Quando a mesma condio imposta s entradas de um amp op real, a tenso de sada pode no ser nula, nesse caso Vout o valor da tenso de off-set. A primeira parte do experimento tem como objetivo determinar a magnitude da tenso de off-set (Vos). Para isso, montamos o circuito mostrado na figura 1 usando o amp op LM 741, onde Vout, como ilustra a figura, tem um certo ganho em cima do valor de Vos. Devido a pequena dimenso do valor real de Vos, esse ganho possibilita a medio de Vout com um multmetro comum, e, consequentemente, a obteno indireta do valor da tenso de off-set.Teoricamente,

2.2) Correntes de polarizaoObserva-se, nas entradas dos amplificadores operacionais reais, uma corrente que no estaria ali presente se tratasse de um amp op ideal, j que este ltimo possui impedncia de entrada infinita, o que impossibilitaria a existncia dessa corrente de polarizao.

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O objetivo agora obter o valor de Ib (corrente de off-set, como tambm conhecida). Para tanto, foi montado o circuito ilustrado pela figura 2, onde a inteno do resistor de 100K a de amplificar o peso de Ib na tenso de sada (Vout).

2.3) Slew RateQuando, com um amp op ideal, montamos um Buffer, ou seja, curto circuitamos a entrada inversora com a sada do amplificador, e aplicamos um sinal de qualquer formato (senoidal, quadrada, etc.) entrada no inversora, esperamos que Vout seja, puramente, a representao do sinal de entrada. Para um amplificador operacional real isso acontece at uma certa frequncia limite, aps isso o sinal de sada deixa de ser uma representao fiel do sinal de entrada. O parmetro Slew Rate (SR) o que caracteriza essa limitao do amp op real, ele define a variao mxima de tenso por unidade de tempo que um amplificador real consegue identificar e representar. Uma vez que a frequncia do sinal de entrada aumenta muito, essa taxa de variao da tenso pelo tempo supera o valor de SR, dado por , do dispositivo e ento o sinal de sada se atrasa em relao ao de entrada, e, consequentemente a representao deixa de ser ideal.

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Para conseguirmos obter o valor de SR do amp op que utilizamos no Laboratrio 2, montamos um circuito seguidor de tenso, ainda utilizando o LM 741. Como mostra a figura 3, temos um resistor de um Ohm entre a entrada inversora e a sada do operacional, o que difere de um Buffer ideal (figura 4). O emprego desse resistor tem como objetivo limitar a corrente que surgir nesse ramo, j que se espera que aparea uma diferena de potencial entre a entrada inversora e a sada, devido ao atraso entre os sinais de Vout e Vi.

Em Vi, com um gerador de funes, aplicamos um sinal retangular com amplitude entre +2 V e -2 V, e frequncia de 10KHz. Observamos ento a sada do operacional pelo osciloscpio, e atravs da onda gerada na tela do aparelho, medimos a inclinao de uma seco da curva. Essa inclinao nada mais que o valor de SR do amp op LM 741.

V(volts) Vin Vout V

t Figura 5

t

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A figura 5 mostra, aproximadamente, o que foi feito para se calcular SR a partir do sinal analisado no osciloscpio.

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3) RESULTADOSEm sequncia, so mostrados os resultados e comentrios das partes do experimento descritas anteriormente.

3.1) Tenso Vos

Vout (medido) - 1.035 V

Vos (calculado) - 1.034 mV

Vos (Max-LM741) Vos (Typ-LM741) 6 mv 2 mv Tabela 1

A tabela 1 traz o valor de Vos obtido, e a partir deste podemos ver que o a tenso de off-set do LM 741 utilizado no experimento operou dentro do que foi especificado pelo fabricante.

3.2) Corrente IbCom o Vout medido, e com o valor de Vos obtido na etapa anterior a essa, obtm-se o valo de Ib facilmente. Esse resultado apresentado na tabela 2, e percebe-se que o valor resultante est dentro das especificaes declaradas pelo fabricante.

Vout (medido) - 5.055 V

Ib (calculado) - 40.16 nA

Ib (Max-LM741) 500 nA

Ib (Typ-LM741) 80 nA Tabela 2

3.3) Valor de SROs valores de SR so de subida e descida (no grfico do sinal) so diferentes, segue abaixo o clculo dos dois.

SRs

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SRd

Tendo que o valor tpico de SR para o amp op LM 741 declarado pelo fabricante de , os valores obtidos mostram que o amplificador usado no experimento operou com SR acima do valor tpico.

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4) DISCUSSO E CONCLUSESAo final de todo o procedimento experimental, quando comparamos os dados obtidos com os valores de cada parmetro especificados pelo fabricante, e que consta no data-sheet do dispositivo, verificamos que todos ficaram prximos do esperado. O fato de no bater exatamente com os valores tabelados no data-sheet comprova a teoria de que o comportamento do amp op depende tambm da temperatura. Os valores de Vos e Ib apesar de significativos, mostram que, devida a suas pequenas magnitudes, o comportamento de um operacional real diverge muito pouco do de amp op ideal.

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REFERNCIAS BIBLIOGRFICASPara a confeco desse relatrio fez-se uso apenas do contedo de um arquivo em PDF sobre amplificadores operacionais, segue o link do arquivo: www.lsi.usp.br/~roseli/www/psi2307_2004-Teoria-7-AmpOp.pdf

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