ROTEIRO OFICIAL 12 Amplificador Operacional no Modo Sem Realimentação Comparador

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1 UTFPR DAELT Engenharia Elétrica e/ou Controle e Automação Disciplina: Laboratório de Eletrônica ET74C Prof.ª Elisabete Nakoneczny Moraes ROTEIRO OFICIAL 12 Amplificador Operacional no Modo Sem Realimentação Comparador Visto Data da realização: / /2017 Data da entrega: / /2017 NOTA: ASSIDUIDADE 1,0 ESTÉTICA 1,0 CONTEÚDO 2,5 COLETA DADOS 3,0 CONCLUSÃO 1,5 EXERCÍCIOS 1,0 TOTAL Redação da introdução teórica realizada por: Equipe: CURITIBA 2017

2 Objetivos: Universidade Tecnológica Federal do Paraná ROTEIRO OFICIAL 12 AmpOp como Comparador modo sem realimentação Verificar o comportamento do Amp Op na configuração Comparador Inversor e Não Inversor. Materiais: 1 Fonte de Alimentação Simétrica 12V 1 Resistor de 470 ohms 1 Osciloscópio duplo traço 1 Trimpot de 15k/20k ohms (preferir os que estão indicados nas figuras à esquerda. Evite o multivoltas, o da direita) 1 Gerador de funções 1 Led Vermelho ou 01 led Bicolor 1 CI 741 (preferencialmente) 1 Led Verde ou 1 CI Protoboard Chave de fenda compatível com a fenda de rotação do trimpot Preparação: 1) Identifique os terminais do 741 com as respectivas funções tendo como base a Figura 1. 1= 2= 3= 4= 5= 6= 7= 8= Posicionado sobre o sulco do protoboard. Figura 1. Pinagem do CI 741 e a indicação da correta fixação do CI no protoboard 2) Confira o valor do resistor e a tensão Vj dos leds. R470 = Vj_verde= Vj_vermelho= ENM 2/7 Rot12_AmpOp_Comparador_S23S24

3 3) Orientação preliminar sobre os sinais de tensão: Nesta prática serão utilizados os seguintes sinais de tensão: I. Alimentação simétrica II. Vin sinal a ser comparado por exemplo sinal de um sensor III. Vref sinal de referência. A seguir são apresentados os esquemas eletrônicos e as ilustrações para a obtenção dos sinais listados acima. I) FONTE SIMÉTRICA: será obtida a partir da fonte de alimentação DC da bancada. A Figura 2 ilustra o aspecto das ligações que devem ser feitas. Para complementar a ligação da fonte para operar como fonte simétrica, pressione os botões para operar como modo série. Vcc=>Vai para terminal 7 do V Vcc=>Vai para terminal 7 do V Vcc_pos Vcc_pos Vcc_neg Vcc_neg 12V 12V Vcc_neg 12V Vcc=>Vai para terminal 4 do 741 Vcc=>Vai para terminal 4 do 741 Vcc=>Vai para terminal 4 do 741 Figura 2: Esquema eletrônico para a obtenção da fonte simétrica e a respectiva ilustração da fonte do laboratório. II) SINAL DE ENTRADA VIN (sinal a ser comparado): obtido a partir do trimpot conforme o esquema a seguir: Vem da fonte Vcc Vin=> vai para o AmpOp (sinal a ser comparado) TRIMPOT 15kohms Figura 3: Esquema eletrônico para a obtenção do sinal de entrada Vin. ENM 3/7 Rot12_AmpOp_Comparador_S23S24

4 III) SINAL DE REFERÊNCIA VREF: será utilizada a saída TTL da fonte de alimentação DC, conforme ilustra a Figura 4. Figura 4: Indicação de como proceder para obter o sinal de referência Desenvolvimento da prática: COMPARADOR NÃO INVERSOR A. Monte o circuito da Figura 5. Vcc Canal 1 Vref Canal 2 Vin 3 4 R470 Vcc Verm Verde Vout Figura 5: Esquema para a montagem do circuito comparador NÃO INVERSOR. B. Com o terminal inversor do AmpOp conectado no valor fixo de tensão TTL da fonte de alimentação CC da bancada (5 V) e o terminal não inversor conectado à saída variável Vin definida pela ligação da Figura 3, modifique o trimpot de modo a obter as tensões indicadas (V) na 3ª coluna da Tabela 1. Meça Vout e VR470 utilizando o VOM e anote os valores na respectiva tabela. Função da tensão de saída para o comparador NÃO INVERSOR. V Out sevin Vref sevin Vref ENM 4/7 Rot12_AmpOp_Comparador_S23S24

5 item V(V) Vref V (V) Vin 1 5 6, , , , , , ,5 Led que acendeu Vout(V) V R470 (V) Corrente calculada (A) Tabela 1: Relação das grandezas a serem avaliadas na operação do comparador NÃO INVERSOR. COMPARADOR INVERSOR A. Repita o procedimento anterior, porém altere o valor de referência para o terminal não inversor (V) e o Vin do trimpot será aplicado no terminal inversor (V). B. Preencha a Tabela 2. Função da tensão de saída para o comparador INVERSOR. C. Esboce o circuito montado. V O sevin Vref sevin Vref item V (V) Vref V(V) Vin 1 5 6, , , , , , ,5 Led que acendeu Vout(V) V R470 (V) Corrente calculada (A) Tabela 2: Relação das grandezas a serem avaliadas na operação do comparador INVERSOR. ENM 5/7 Rot12_AmpOp_Comparador_S23S24

6 D. Repita o procedimento anterior (item C), porém o terminal não inversor deverá ser conectado ao GND. E. Preencha a Tabela 3. Tabela 3: Relação das grandezas a serem avaliadas na operação do comparador INVERSOR com Vref = 0V. item V (V) V(V) Led que Vout(V) V R470 (V) Corrente Vref Vin acendeu calculada (A) 1 0 6, , , , , , ,5 REALIZE ESTA MONTAGEM SOMENTE SE HOUVER TEMPO! COMPARADOR INVERSOR COM SINAL Vin VARIÁVEL A. Nesta etapa será verificada a operação do circuito indicado na Figura 6. Nesta configuração a entrada Vin será um sinal senoidal obtido através do gerador de funções e o Vref=0V. B. Utilize a saída HI do Gerador de Funções (GF) com amplitude de 2Vpp. C. O gerador de funções deve ser ajustado para a 2Vpp senoidal e uma baixa frequência entre 5 e 10Hz (ou até que seja visível o acendimento dos led s) GERADOR DE FUNÇÕES Figura 6: Esquema para verificação do comparador inversor com sinal Vin variável. ENM 6/7 Rot12_AmpOp_Comparador_S23S24

7 D. Monitore a entrada e a saída com o osciloscópio. Faça o esboço das formas de onda obtidas. Vinpp_scope= Voutpp_scope= Questionário 1. Faça um esboço da característica de transferência para as tabelas 1, 2 e Como são classificadas as montagens quanto à existência da realimentação? Explique qual é a diferença na característica elétrica GANHO e como a tensão de saída se comporta. 3. O circuito interno de um determinado AO pode ser modelado pelo circuito mostrado na Figura 7. Expresse o valor de v3 em função de v1 e v2. Para o caso em que Gm=15mA/V, R=18k e mi=120, calcule o ganho em malha aberta A. Sugestão: superposição v1 Gm.v1 v2 Gm.v2 R vd mi.vd v3 Figura 7: Modelo elétrico do AO do exercício Projete um circuito comparador NÃO INVERSOR para operar com uma tensão de saída de no máximo ±8V. O AmpOp está alimentado ±15V. A tensão de entrada deve ser comparada com uma referência de 4V ENM 7/7 Rot12_AmpOp_Comparador_S23S24