ROTEIRO OFICIAL 14 Amplificador Operacional no Modo Com Realimentação Negativa

Transcrição

1 - UTFPR DAELT Engenharia Elétrica e/ou Controle e Automação Disciplina: Laboratório de Eletrônica ET74C Prof.ª Elisabete Nakoneczny Moraes ROTEIRO OFICIAL 14 Amplificador Operacional no Modo Com Realimentação Negativa Visto Data da realização: / /017 Data da entrega: / /017 NOTA: ASSIDUIDADE 1,0 ESTÉTICA 1,0 CONTEÚDO,5 COLETA DADOS 3,0 CONCLUSÃO 1,5 EXERCÍCIOS 1,0 TOTAL Redação da introdução teórica realizada por: Equipe: CURITIBA 017

2 ROTEIRO OFICIAL 14 AmpOp com realimentação negativa Objetivos: -Verificar o funcionamento da configuração do AO na configuração inversora, não inversora e somador não inversor Pré-requisitos: 1)Amplificadores Operacionais Antonio Pertence Junior Makron Books )Cap 14 e 15 do Boylestad 3)Cap do Sedra Materiais: 1 Fonte de Alimentação 1 CI ou 1 CI LM 34 e o respectivo datasheet 1 Osciloscópio duplo traço 1R4k7 ou 1 de 5k Ponteiras para osciloscópio 1 Trimpot de 15k ou 0k 1 Gerador de funções Resistores de 10k ohms 1 Cabo para gerador de funções Resistor de 100k 1 Proto board 1 Resistor de 47k ou 50k PREPARAÇÃO: 1. Meça os resistores e anote os valores:. Nos desenhos que representam AO e o AO 34 indique a finalidade de cada um dos terminais de acordo com o CI que a equipe irá realizar a prática Figura 1. Vista superior com a indicação dos terminais do CI a)ao e do b)ao 34. ENM /7 Rot14_AmpOp_ComRealimentacao1a_S3S4

3 MONTAGEM I. OPERAÇÃO DO AO NA CONFIGURAÇÃO INVERSORA 1. Meça os resistores e que serão usados no circuito da Figura. = =. Empregue a alimentação simétrica. 3. Monte o circuito da Figura. Lembre-se de alimentar o AO conforme exige a sua especificação. Calcule o ganho teórico: A mf = (ganho em malha fechada com realimentação) 4. Ajuste o sinal de entrada Vin. Sinal de um gerador de função que deve ser ajustado para um sinal senoidal entre 100 a 00 mvpp e frequência de 1kHz. Para esse nível de tensão utilizar a saída atenuada do GF (LO). Vin 10k 100k 3 6 Vout Figura. Circuito proposto para a operação do AO na configuração inversora. 5. Calcule o ganho prático: A mf = medido / medido = 6. Conectar o canal 1 do osciloscópio na entrada Vin e o canal na saída-vout. 7. Conecte o gerador de funções, selecionado para a tensão entre 100 a 00mVpp em tensão alternada senoidal, 1kHz com nível médio igual a zero na entrada inversora, ou seja, SEM OFFSET. 8. Meça e esboce a forma de onda obtida na entrada e na saída do AmpOp, utilizando simultaneamente os dois canais do osciloscópio. 9. Esboce e meça os valores das formas de onda obtidas de Vin e Vout. Verifique se o houve inversão de fase do sinal de saída. Vinpp= Voutpp= Ganho real = = ENM 3/7 Rot14_AmpOp_ComRealimentacao1a_S3S4

4 10. Usando um VOM digital na escala VAC meça a tensão Vd, V e V. Use a Figura 3 para auxiliar na visualização do cenário analisado. Vi V V i1 - Vd + V V i Vo Av(V+ - V-) V= V= Vd= Figura 3. Representação do circuito do AmpOp na configuração inversora, com ênfase no modelo elétrico do AmpOp. Calcule a corrente usando para isso os valores medidos da resistência e e das respectivas quedas de tensão. I1 = = I = = Comente sobre os valores das correntes I1 e I calculadas: 11. Mantenha as conexões dos terminais V+ e V- do CI porém alimente-o de forma unipolar. Repita o desenvolvimento dos itens 9 a 10. Esboce e meça os valores das formas de onda obtidas de Vin e Vout. Verifique se o houve inversão de fase do sinal de saída. Vinpp= Voutpp= Ganho real = = ENM 4/7 Rot14_AmpOp_ComRealimentacao1a_S3S4

5 1. Usando um MD na escala VAC e o AmpOp alimentado simetricamente meça a tensão Vd, V e V. Use a Figura 3 para auxiliar na visualização do cenário analisado. V= V= Vd= 13. Apresente um parecer a respeito dos efeitos da alimentação unipolar no sinal de saída. 14. Volte a alimentação a alimentação simétrica do AmpOp em uso. 15. Varie a frequência do sinal aplicado à entrada inversora do CI conforme a tabela a seguir. Registre a tensão de saída com o osciloscópio. Ajuste o valor máximo até onde é possível! Frequência desejada (Hz) Frequência usada (Hz) Vin scope (V) Vout scope (V) Ganho (db) 1k 5k 10k 30k 60k 100k Maior ajuste possível Tabela 1. Variação do ganho em função da frequência do sinal de entrada do AO na configuração inversor. A(dB)= 0 log Vout/Vin II. OPERAÇÃO DO AO NA CONFIGURAÇÃO NÃO INVERSORA 1. Monte o circuito da Figura 4.. A alimentação do AO deve ser simétrica 1V. 3. Aplique na entrada não inversora um sinal senoidal Vin entre 100 e 00mVpp, 1kHz (saída atenuada (LO) do GF). 100k 10k Vin 3 6 Vout Figura 4. Circuito proposto para a operação do AO na configuração não inversora. ENM 5/7 Rot14_AmpOp_ComRealimentacao1a_S3S4

6 4. Esboce as formas de onda obtidas de Vin e Vout. Verifique se o houve inversão de fase do sinal de saída. Vinpp= Voutpp= Ganho real = = 5. Realize a medida da tensão RMS de Vd, V e V. Calcule a corrente. Vd= V= V= Calcule: I1 = I= Comente sobre os valores das correntes I1 e I calculadas: REALIZE A PRÓXIMA MONTAGEM APENAS SE HOUVER TEMPO III. OPERAÇÃO DO AO NA CONFIGURAÇÃO SOMADOR INVERSOR 1. Monte o circuito da Figura 5, adotando os seguintes valores: V=5V saída fixa de 5V da FA DC =100k R=50k (ou o mais próximo) R3=5k (ou o mais próximo) TR=trimpot Ch1, Ch e Ch3 são jumpers. TR 5V VA 1 Vi1 Ch1 1 Vi Ch 1 Vi3 R R3 Vo Ch3 Figura 5. Circuito proposto para a operação do AO na configuração somador inversor. ENM 6/7 Rot14_AmpOp_ComRealimentacao1a_S3S4

7 v o Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Ajuste a tensão VA para 1V. 3. Altere as posições dos jumpers para que atenda aos valores lógicos indicados pela Tabela e para cada linha da tabela meça o valor da tensão de saída. Adotar nível lógico 1 = 5V, jumper em 1 Adotar nível lógico 0 =0 V, jumper em = terminal de referência da alimentação simétrica R f n i1 vi R i Tabela : Níveis lógicos a serem ajustados para o circuito somador inversor. Vi3 Vi Vi1 Vout Questionário: a) Deduza a expressão que calcula a tensão de saída do AO inversor. Esboce o circuito que auxilia esta análise. Faça a mão livre. b) Deduza a expressão que calcula a tensão de saída do AO não inversor. Esboce o circuito que auxilia esta análise. Faça a mão livre. c) Com base nos dados da Tabela 1 faça o gráfico do ganho (em db) em função da frequência. (Eixo vertical linear e eixo horizontal logarítmico). Houve alteração no valor do ganho ao longo das frequências? Justifique a resposta. d) Calcule a corrente da configuração inversora e compare com o valor medido na experiência. Estabeleça uma conclusão. e) Calcule a corrente da configuração não inversora e compare com o valor medido na experiência. Estabeleça uma conclusão. f) Resolução do exercício 16 da lista de exercícios da 3ª prova.==> Explique o funcionamento do circuito ao lado com ao aumento da temperatura nos sensores, considerando o potencial V como sendo constante e positivo. g) Estabeleça a relação entre os valores binários indicados a seguir com os respectivos valores decimais. Após estabelecer a relação, emita um parecer sobre o funcionamento do circuito da Figura 5 Bit Bit 1 Bit 0 Valor decimal ENM 7/7 Rot14_AmpOp_ComRealimentacao1a_S3S4