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ELT703 - EXPERIÊNCIA N° 3: ERROS DC (OFFSET) E SLEW RATE
1. OBJETIVOS:

Levantamento da VIO, IB-, IB+ e seus efeitos na relação de saída;

Ajuste de Offset externo e interno;

Medição do Slew Rate (Taxa de Subida).
2. RELAÇÃO DE COMPONENTES:

1 CI 741

1 Resistor de 100Ω

2 Resistores de 1k

1 Resistor de 2k

3 Resistores de 10k

2 Resistores de 100k

2 Resistores de 1M

1 Potenciômetro de 10k ou 100k (módulo) - (indicar o potenciômetro
utilizado)

1 Capacitor de 100pF
3. RELAÇÃO DE EQUIPAMENTOS:

1 Osciloscópio

1 Gerador de funções

1 Multímetro digital

1 Módulo Análogo-Digital
4. OBSERVAÇÕES:

Para medirmos os efeitos que os parâmetros Vio, IB- e IB+ provocam na tensão
DC de saída é necessário que não exista influência do sinal de entrada.
Assim sendo, devemos primeiramente aterrar a tensão de entrada.

Caso o multímetro não apresente uma leitura estável, chame o professor.

Preste muita atenção na polaridade das ponteiras do multímetro nas
medições. O sinal das medições é extremamente relevante.

Preste muita atenção na notação científica das medições.
5. PROCEDIMENTO:
5.1.
MEDIÇÃO DA TENSÃO DE OFFSET Vio
a) Para medirmos Vio utilizaremos um buffer com o sinal de entrada aterrado.
Idealmente a tensão de saída deveria ser zero mas, na prática, aparece uma pequena
tensão DC da ordem de mV que é a tensão offset das entradas, Vio ou Vos.
Monte o circuito da Figura 1 e anote o resultado na Tabela 1:
Tabela 1: Dados do primeiro ensaio.
4
2
LM741
3
-12V
6
+
7
+12V
Vo
RL
10k
e+ (pino 3) =
e- (pino 2) =
Vo (medido) = Vio =
Figura 1: Configuração de buffer para medição
da tensão de offset.
b) Caso o amplificador tenha um ganho, o efeito de Vio aparece na saída amplificado
pelo ganho do amplificador não-inversor.
No circuito da Figura 2 utilizaremos baixos valores de resistência para que a
influência da corrente IB-=possa ser desprezada. Vale a pena observar que esses
resistores de baixos valores foram utilizados especificamente para esse ensaio e devem
ser evitados, pois provocam um grande consumo de corrente no operacional.
Monte o circuito e anote os valores na Tabela 2.
Tabela 2: Dados do segundo ensaio.
R1
100
R2
1k
Vo(medido) =
4
-12V
2 6
LM741
3 +
+12V
7
Vo
RL
10k
V io (calculado)=
 R2
A ninv = 1 + 

 R1
V o (medido)
=
Aninv




Figura 2: Amplificador inversor.
Compare os valores de Vio dos itens a e b. Houve diferença? Por que?
5.2. MEDIÇÃO DE IB–
Para se obter o valor de IB-, basta colocar um resistor no laço de realimentação,
medir o erro DC na saída e descontar a parcela devido a tensão Vio.
Monte o circuito da Figura 3, anote o valor de VoDC e calcule o valor de IB- através
da Tabela 3.
Tabela 3: Dados do terceiro ensaio.
Rf
1M
IB-
Vo(medido) =
R2
1k
4
2
-
3
+
-12V
6
LM741
7
+12V
e+ (medido) =
Vo
e– (medido) =
RL
10k
I B -  calculado
=
V o  medido
R
  V io
=
f
Figura 3: Configuração para medir IB-.
5.3.
MEDIÇÃO DE IB+
Para se obter o valor de IB+, utilizamos um buffer com resistor conectado a entrada
positiva conforme a Figura 4 e seguimos o mesmo procedimento do item anterior anotando
os valores na Tabela 4.
Tabela 4: Dados do quarto ensaio.
R2
1k
4
2
-
-12V
6
LM741
3
Vo(medido) = e– (medido) =
e+(calculado) = e-(medido) – Vio =
Vo
+
7
Rb
1M
+12V
I B +  calculado
RL
10k
=
V io  V o  medido

=
Rb
-
I io =
IB
+
1
2
 I B +  calculado
+
I B -  calculado
 =
Figura 4: Configuração para medir IB+.
Compare os valores obtidos de IB+ e IB-. Segundo os fabricantes, a diferença entre esses
dados não deve ultrapassar 25% do valor médio dos valores obtidos:
Por que e+ foi calculado, e não medido?
5.4.
INFLUÊNCIA DOS VALORES DOS RESISTORES NO ERRO – DC
a) Monte o circuito da Figura 5, calcule o valor esperado pela equação ao lado, depois
meça o valor prático e anote os dados na Tabela 5.
R1
1k
R2
10k
Tabela 5: Dados do quinto ensaio.
4
2
3
-
-12V
6
LM741
Vo(calculado) = Vio.Aninv + R2.IB-(calculado) =
Vo
+
7
+12V
RL
10k
Vo(calculado) =
Vo(medido) =
Figura 5: Amplificador inversor.
b) Troque os valores dos resistores R2 para 1M e R1 para 100k. A parcela de erro DC
devido a Vio não alterou, pois o ganho Aninv não mudou. No entanto, como estamos
trabalhando com valores de resistores mais altos, a parcela de erro devido à corrente de
polarização IB- deverá aumentar.
Calcule o valor teórico esperado e meça o valor obtido. Anote-os na Tabela 6.
Tabela 6: Dados do sexto ensaio.
Vo(calculado)=
Vo(medido) =
5.5.
INFLUÊNCIA DO RESISTOR DE COMPENSAÇÃO DAS CORENTES DE
POLARIZAÇÃO (Rb)
Uma maneira de diminuirmos o erro devido à correntes IB+ e IB-, é fazer com que as
impedâncias vistas pelas duas entradas do AmpOp em relação ao terra sejam as mesmas.
No caso do circuito anterior, a impedância vista pelo terminal inversor é o paralelo
das resistências de 1M e 100k. Assim, o resistor de compensação é dado por:
RB = R1 // R2 = 100k // 1M
Teremos então uma diminuição no erro devido às correntes de polarização, uma vez
que IB- introduzirá uma parcela de polaridade negativa em VoDC.
Monte o circuito da Figura 6, calcule o valor esperado e meça o valor na prática.
Anote os dados na Tabela 7.
R1
100k
R2
1M
4
2
-
3
+
LM741
Rb
100k//1M
7
-12V
6
+12V
Vo
RL
10k
Tabela 7: Dados do sétimo ensaio.
Vo(calculado) = Vio.Aninv + R2.(Iio)
Vo(calculado) =
Figura 6: Amplificador inversor com resistor
de compensação.
5.6.
Vo(medido)
=
AJUSTE DE OFFSET INTERNO
Monte o circuito da Figura 7, meça o erro DC e atue no potenciômetro P1 de modo a
zerar a tensão na saída. Chame o professor para visualização do valor zerado.
R1
10k
R2
100k
-12V
4
2
1
-
6
LM741
3
Rb
100k // 1M
Vo
5
+
7
+12V
P1
10k
-Vcc
Figura 7: Ajuste interno de offset.
RL
10k
5.7.
AJUSTE DE OFFSET EXTERNO
Quando o amplificador operacional não possuir pinos para ajuste de offset, isso deve
ser implementado externamente.
O objetivo desse ajuste é introduzir um nível DC na saída e deve ser feito de modo
que não altere o ganho original do amplificador. Utilizamos um nível DC na entrada através
da alimentação ± Vcc.
Analisando o circuito da Figura 8, vemos que o deslocamento na saída está entre:
Tabela 8: Faixa de ajuste externo de offset.
− V cc⋅ R2
+V cc⋅ R 2
≤ V o (ajuste)≤
Roff
R off
≤ V o (ajuste)≤
+Vcc
P1
10k
Roff
1M
-Vcc
R2
100k
Chave S
R1
1k
-12V
4
2
LM741
3
Rb
1k // 100k
6
Vo
+
7
+12V
RL
10k
Figura 8: Circuito para ajuste externo de offset.
Com a chave S aberta meça o erro DC na saída.
VoDC =
Feche a chave e ajuste VoDC = 0. Chame o professor para visualização do valor
zerado.
Agora, varie o potenciômetro até os limites máximo e mínimo e anote abaixo a faixa de
ajuste na saída medida.
_______ ≤ Vo ≤ _______
5.8.
SLEW RATE
O Slew Rate indica a capacidade de variação da tensão de saída por unidade de
tempo.
SR=
dVo
dt
Para teste do Slew Rate, o fabricante recomenda o circuito mostrado na Figura 9.
Injete uma onda quadrada e anote a forma de onda de saída.
-12V
4
2
LM741
3
10Vpp
10kHz
Quadrada
Vin / Vo
6
Vo
+5
+
7
+12V
RL
2k
100pF
50
100
150
200
250
300
[us]
-5
Figura 9 - Teste do Slew Rate
Obtenha o Slew Rate na prática:
SR (741)=
ΔVo
=
Δt
Para o 741, o SRTÍPICO = 0,5 V/μs
Para sinais senoidais é fácil deduzir que não haverá distorção devido ao SR se:
SR OP≥ 2π f V o ( pico)
Assim, dependendo da amplitude máxima do sinal na saída, teremos uma máxima
freqüência de operação. Calcule fmáx de acordo com a tabela a seguir.
Aplique um sinal senoidal com a amplitude de acordo com a tabela a seguir e com
freqüência de 100 Hz. Monitore a entrada no canal 1 do osciloscópio e a saída no canal 2.
Ajuste os canais de maneira que os sinais fiquem sobrepostos na melhor escala possível.
Aumente gradativamente a freqüência até começar a surgir a distorção no sinal de saída.
Anote a máxima freqüência sem distorção na Tabela 9.
Tabela 9: Distorção devido ao Slew Rate.
Vo = Vi
fmáx
=
SRop
2 π Vo(pico)
fmáx(medida)
2VPP
8VPP
16VPP
5.9) Explique de forma clara e objetiva o que você entendeu sobre as correntes de
polarização de entradas (IB, IB+, IB-) , tensão Offset das entradas e Slew Rate.