Experiência: CIRCUITOS INTEGRADORES E DERIVADORES COM AMPOP

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1 ( ) Prova ( ) Prova Semestral ( ) Exercícios ( ) Prova Modular ( ) Segunda Chamada ( ) Exame Final ( ) Prática de Laboratório ( ) Aproveitamento Extraordinário de Estudos Nota: Disciplina: Turma: Aluno (a): Professor: Data: Experiência: CIRCUITOS INTEGRADORES E DERIVADORES COM AMPOP Objetivo Geral Entender o funcionamento e as principais características do amplificador operacional ou ampop. Objetivos Específicos Identificar as principais características do amplificador operacional; Entender o funcionamento dos principais circuitos lineares com ampop. RESUMO DA TEORIA Ação Integral O circuito integrador pode ser comparado com um Filtro Passa Baixa (FPB), dependendo da freqüência do sinal de entrada ele irá atuar como amplificador inversor ou como integrador. Exemplo de ação integrativa: Página 1 de 6

2 Integral não é, isoladamente, uma técnica de controle, pois não pode ser empregado separado de uma ação proporcional. A ação integral consiste em uma resposta na saída do controlador que é proporcional à amplitude e duração do desvio. A ação integral tem o efeito de eliminar o desvio característico de um controle puramente proporcional. Ação Derivativa O circuito derivador pode ser comparado com um Filtro Passa Alta (FPA), dependendo da freqüência do sinal de entrada ele irá atuar como amplificador inversor ou como derivador. Exemplo de ação derivativa: Página 2 de 6

3 O derivativo não é, isoladamente, uma técnica de controle, pois não pode ser empregado separado de uma ação proporcional. A ação derivativa consiste em uma resposta na saída do controlador que é proporcional à velocidade de variação do desvio. A ação derivativa tem o efeito de reduzir a velocidade das variações, evitando que se eleve ou reduza muito rapidamente. O derivativo só atua quando há variação no erro. Se o processo está estável, seu efeito é nulo. Durante perturbações ou na partida do processo, quando o erro está variando, o derivativo sempre atua no sentido de atenuar as variações, sendo portanto sua principal função melhorar o desempenho do processo durante os transitórios. PARTE EXPERIMENTAL Material necessário: 1 Protoboard 01 ampop resistor 100K Ω - 1/8 W 1 resistor 1K Ω - 1/8 W 2 resistores 220 Ω - 1/8 W 1 resistor 100 Ω - 1/8 W 1 resistor 2.2k Ω - 1/8 W 1 fonte de alimentação simétrica Jumpers Osciloscópio Gerador de sinais Experiência: Funcionamento do integrador Página 3 de 6

4 1 Monte o circuito da figura 1. Ligue o canal 1 do osciloscópio à entrada do circuito e o canal 2 à saída. 2 Ajuste o gerador de funções de forma a obter na entrada do circuito um sinal do tipo onda quadrada, com amplitude pico-a-pico 0,5V e frequência de 100Hz. Observe o sinal na saída do circuito, esboce as formas de onda na entrada e saída do circuito e registe os seus valores máximo e mínimo. 3 Repita os procedimentos anteriores mas para a frequência de 1kHz. 4 Idem para a frequência de 10kHz. 5 Idem para a frequência de 100kHz 6 Comente quanto os resultados e compare-os com os tipos de sinal e amplitudes esperadas na saída do circuito. 7 Aplique à entrada do circuito um sinal senoidal com frequência de 100Hz. Ajuste a amplitude do sinal de entrada de forma a obter na saída um sinal senoidal com 7,07V de amplitude pico-a-pico. Registe o valor da amplitude pico-a-pico da tensão na entrada. 8 Qual o valor do ganho real? Compare-o com o ganho teórico. 9 Ajuste a frequência do sinal, mantendo a amplitude do sinal na entrada, de forma a obter na saída uma tensão com amplitude pico-a-pico de 5V. Registe o valor desta frequência. 10 Que significado tem a frequência obtida no item 9? Compare-a com o valor teórico. Página 4 de 6

5 11 Represente graficamente a resposta em amplitude do circuito da montagem e identifique as zonas do gráfico em que: O circuito pode ser considerado equivalente a um amplificador inversor; O circuito tem as características de um integrador sem perdas. Exp. Funcionamento do diferenciador 1 Monte o circuito da figura 1. Ligue o canal 1 do osciloscópio à entrada do circuito e o canal 2 à saída. 2 Ajuste o gerador de funções de forma a obter na entrada um onda triangular com amplitude pico-a-pico de 5V e freqüência de 100Hz. Observe o sinal na saída do circuito, esboce as formas de onda na entrada e na saída e registre as suas amplitudes máxima e mínima. 3 Repita os procedimentos dos itens anteriores para a frequência de 1kHz. 4 Idem para a frequência de 10kHz 5 Idem para a frequência de 100kHz. 6 Compare, e comente, os resultados que obteve nos itens anteriores com o que era esperado quanto ao tipo de sinal e respectiva amplitude na saída do circuito 7 Aplique à entrada do circuito um sinal senoidal com freqüência de 100kHz. Ajuste a amplitude do sinal de entrada de forma a obter na saída um sinal senoidal com 7,07V de amplitude pico-a-pico. Registe o valor da amplitude pico-a-pico da tensão na entrada. 8 Qual o valor do ganho real? Compare-o com o ganho teórico. Página 5 de 6

6 9 Reduza a freqüência do sinal, mantendo a amplitude na entrada, de forma a obter na saída uma tensão com amplitude pico-a-pico de 5V. Registe o valor desta freqüência. 10 Que significado tem esta freqüência? Compare-a com o valor teórico. 11 Ajuste o gerador de funções para obter na entrada uma onda retangular com amplitude pico-a-pico de 5V e freqüência de 100Hz. Observe o sinal na saída, esboce as formas de onda na entrada e na saída e registre os valores máximo e mínimo da sua amplitude 12 Comente o que acabou de observar. Se em vez da freqüência de 100Hz tivesse usado uma freqüência de 100kHz, obteria a mesma forma de onda na saída? Justifique 13 Com base nas medições efetuadas trace a resposta em amplitude do circuito e identifique as zonas no gráfico em que: O circuito pode ser considerado equivalente a um amplificador inversor; O circuito pode ser considerado equivalente a um derivador. Página 6 de 6