AULA PRÁTICA #2 AMPLIFICADOR OPERACIONAL ELEMENTAR

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1 AULA PRÁTICA #2 AMPLIFICADOR OPERACIONAL ELEMENTAR I) Objetios: Estudar um amplificador com a forma básica de um amplificador operacional (amp-op) com entrada diferencial. Fazer a modelagem deste amp-op para aplicação em estruturas realimentadas. II) Especificações: (manual do transistor BC556B: Utilizar o módulo ampop DEL0109. Alimentação : CC = ± 10 Tensão de saída nula para tensões de entrada nulas. (Ajustar para offset máximo de ±200m) Freqüência de corte superior: posicionar entre 1 e 4 khz. III) Teoria Calcular as tensões e correntes de polarização do circuito da fig.1 considerando a tensão de saída ajustada em 0 DC. Calcular o alor de R (fig.1) que ajusta a tensão de saída em 0 DC. Calcular : ganho do 1º estágio (diferencial), ganho do 2º estágio (EC), ganho diferencial total ( A d ), impedância de entrada ( R i ), impedância de saída ( R ) e máxima excursão de sinal na saída (opmax). o Calcular o capacitor C para posicionar a freqüência de corte superior (f H ) dentro dos limites especificados. CC + C s DEL Ri U1 Req U2 + + G=Ad C G=1 - OPAMP - Ro OPAMP R (ajustar) CC - I) Simulação fig.1 Fazer as simulações conforme indicado na fig.1, montando o circuito interno do ampop DEL0109. Os arquios para simulação do transistor Q_CA3046 (.olb e.lib) estão na biblioteca ELETIII LIB (com o representante de turma). Ajuste de offset : Ajuste a tensão de offset na saída ariando o alor do resistor R. Fazer as medidas de ganho do 1º estágio (diferencial), ganho do 2º estágio (EC), ganho diferencial total ( A d ), impedâncias de entrada ( R i ) e de saída ( R ) e freqüência de corte superior (f H ). o fig.2 6_JBM 12/03/2011

2 ) Medidas Fazer a montagem utilizando o módulo DEL0109 fornecido. Ajuste de offset : Ajuste a tensão de offset na saída ariando o alor do resistor R. Fazer as medidas de ganho do 1º estágio (diferencial), ganho do 2º estágio (EC), ganho diferencial total ( A d ), impedâncias de entrada ( R i ) e de saída ( o ) R e freqüência de corte superior (f H ). Desenhar as montagens utilizadas para medidas de impedância de entrada e saída. OBS.: Esta montagem será utilizada na próxima aula prática. NÃO DESMONTE. I ) Modelagem do ampop A próxima aula prática será simulada com os alores medidos para o ampop DEL0109 na configuração da fig.1. Uma modelagem simplificada deste amp-op, suficiente para simular o seu funcionamento até a freqüência de corte superior, pode ser obtida com o modelo da fig.2. Este modelo será utilizado para as simulações da próxima aula prática, usando os alores medidos, nesta prática, para ganho diferencial total ( A d ), impedâncias de entrada ( R i ) e de saída ( o ) R e freqüência de corte superior (f H ). Calcule Req (fig.2) para ajustar, no modelo, a mesma freqüência de corte medida no laboratório. Considere o estágio de ganho unitário (G=1) com impedância de entrada infinita e impedância de saída nula. OBS.: Esta montagem será utilizada na próxima aula prática. NÃO DESMONTE. II) Escala de alores comerciais disponíeis no laboratório: (1,0 1,2 1,5 1,8 2,2 2,7 3,3 3,9 4,7 5,6 6,8 8,2 10,0) x 10º a 10 6 Amplificador Operacional DEL0109 CC + 17 C1 / CAP 14/15/16 C2 11/12 R1 1.5k R2 1.5k BC556B R7 220 Q4 4 2/3 E4 NC E NC CC + C1/CAP C1/CAP 5 Q1 Q_CA3046 Q_CA3046 Q2 10 B C1/CAP AJ COR GND 9 R3 CC C2 AJ COR B K R5 2.8k R4 5k Q3 Q_CA3046 R6 500 R8 4.7k 8 E3 E3 GND C2 7 CC - 6_JBM 12/03/2011 2

3 Aula prática #2 (Amp-Op Elementar) GRUPO: Data: 1) Especificações: MEMÓRIA DE CÁLCULO Alimentação CC = Polarização m m Frequência de corte superior khz f khz H 2) Informações adicionais: erifique qual o tipo de transistor de pequenos sinais está disponíel no conjunto de componentes recebidos para as aulas práticas. Do manual do transistor selecione as características relacionadas a seguir: Tipo: BC556 h FE ( tip) = h f e ( tip) = Tipo: Q_CA3046 h FE ( tip) = h f e ( tip) = 3) Polarização Calcular as tensões e correntes de polarização do circuito da fig.1.considerar a tensão de saída nula para tensões de entrada nulas. Determinar o alor de R que ajusta a tensão de saída ( ) em 0. I = I = CQ4 R8 = R7 = R1 I = I = CQ1 CQ2 I = CQ3 = R6 I = R5 R= k Ω 6_JBM 12/03/2011 3

4 4) Cálculo dos ganhos Calcular o ganho 1º estágio ( A 1) (diferencial), ganho do 2º estágio ( A 2 ), ganho diferencial total ( A d ) A = CQ1 = 1 s A2 = = CQ1 A d = = s 5) Cálculo das impedâncias Calcular as impedâncias de entrada ( R i ) e de saída ( R o ) R = k Ω i R = k Ω o 6) Cálculo do capacitor e frequência de corte superior Calcular o alor de C (escolher alor comercial) para posicionar a frequência de corte superior (f H ) dentro da faixa especificada. Calcular a frequência de corte superior para o capacitor C utilizado. C = nf fh = khz 7) Cálculo da excursão de sinal máxima Calcular a máxima excursão de sinal considerando os limites de corte e saturação do transistor Q 4. = op max 6_JBM 12/03/2011 4

5 Amp-Op Elementar Parâmetros do circuito Unid Projetado Simulado Medido OBS Ajuste de offset Tensão de saída m 0 alor ajustado (R 3 ) kω CQ1 = BQ4 CQ2 EQ3 Polarização (após ajuste de offset ) EQ4 I CQ1 I CQ2 I EQ3 I EQ4 Ganho do 1 o estágio (diferencial) Ganho do 2 o estágio (EC) Ganho diferencial total (Ad=o/d) Impedância de entrada (Ri) Impedância de saída (Ro) Freqüência de corte superior (f H ) Excursão máxima de sinal na saída (opmax) / / / kω kω khz ATENÇÃO: GUARDE UMA CÓPIA da tabela preenchida e NÃO DESMONTE O CIRCUITO. Serão necessários para a prática #3. 6_JBM 12/03/2011 5

6 Montagem para medida de impedância de entrada Montagem para medida de impedância de saída 6_JBM 12/03/2011 6

7 Comentários / Conclusão 1 Explique como funciona o ajuste de offset da tensão de saída o atraés da ariação de R (fig.1), isto é, explique as mudanças ocorrem nas tensões e/ou correntes do circuito para um aumento de R. Outros comentários: 6_JBM 12/03/2011 7