ROTEIRO 03 - AmpOp Malha Fechada PREPARAÇÃO
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Universidade Tecnológica Federal do Paraná Departamento Acadêmico de Eletrotécnica Engenharias – Eletrônica 2 – ET7BC - Laboratório Prof.ª Elisabete N Moraes ROTEIRO 03 - AmpOp Malha Fechada Equipe:______________________________________________________________ Data: ___/_____/ 16 Objetivos: Visto -Verificar o funcionamento da configuração do AO na configuração inversora e não inversora. _____________ Pré-requisitos: 1)Amplificadores Operacionais –Antonio Pertence Junior – Makron Books 2)Cap 14 e 15 do Boylestad 3)Cap 2 do Sedra Materiais: 1 Fonte de Alimentação 1 Osciloscópio duplo traço 2 Ponteiras para osciloscópio 1 Gerador de funções 1 Cabo para gerador de funções Chave de fenda para ajuste do trimpot 1 Proto board 1 trimpot entre 4k7 a 10k 1 CI 741 1 CI LM 324 e o respectivo datasheet 3 Resistores de 10k ohms 2 Resistor de 100k 1 Resistor de 470 ohms 2 Diodo zener na faixa de 6 a 8,5V PREPARAÇÃO: 1. Nos desenhos que representam AO 741 e o AO 324 indique a finalidade de cada um dos terminais. 741 324 1 1 2 741 3 2 4 5 3 6 7 4 8 9 5 10 11 6 12 13 7 14 Figura 1. Vista superior com a indicação dos terminais do CI a)AO 741 e do b)AO 324. MONTAGEM Consultar o datasheet do 324 para certificar-se da alimentação do AO ENM 1/7 Rot03_AmpOp_MF1 Universidade Tecnológica Federal do Paraná Departamento Acadêmico de Eletrotécnica Engenharias – Eletrônica 2 – ET7BC - Laboratório Prof.ª Elisabete N Moraes I. VERIFICAÇÃO E AJUSTE DE OFFSET 1. Monte o circuito indicado pela Figura 2 empregando o LM741. Usando um MD meça a tensão de saída para as posições indicadas na tabela abaixo. 10k Posição do TRIMPOT esquerda centro direita Vout (V) Rf 10k R1 2 Vout 6 5 3 1 10k R3 Trimpot 10k -12V Figura 2. Circuito proposto para a verificação e o ajuste do offset. Justifique os valores medidos: ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 2. Na sequência, monitore a tensão de saída enquanto o TRIMPOT é ajustado para que Vsaída=0V. Após o ajuste não manuseá-lo. II. OPERAÇÃO DO AO NA CONFIGURAÇÃO INVERSORA ATENÇÃO: SERÃO EXPERIMENTADOS DOIS CIRCUITOS COM A CONFIGURAÇÃO INVERSORA SENDO UM COM O AO 741 E O OUTRO COM O 324. 3. Meça os resistores R1 e Rf que serão usados no circuito da Figura 3. R1=______________ Rf=___________ 4. Serão montados dois circuitos Monte o circuito da Figura 3. Lembre-se de alimentar o AO conforme exige a sua especificação. Calcule o ganho teórico: Amf=___________ (ganho em malha fechada) ENM 2/7 Rot03_AmpOp_MF1 Universidade Tecnológica Federal do Paraná Departamento Acadêmico de Eletrotécnica Engenharias – Eletrônica 2 – ET7BC - Laboratório Prof.ª Elisabete N Moraes 5. Vin é o sinal de um gerador de função que deve ser ajustado para um sinal senoidal entre 100 a 200 mVpp e frequência de 1kHz. Para esse nível de tensão utilizar a saída atenuada do GF (LO). 100k Rf 10k 2 6 Vin Vout R1 3 Figura 3. Circuito proposto para a operação do AO na configuração inversora. 6. Calcule o ganho prático: Amf= Rf medido/R1medido=_________________ 7. Conectar o canal 1 do osciloscópio na entrada Vin e o canal 2 na saída-Vout. 8. Conecte o gerador de funções, selecionado para a tensão entre 100 a 200mVpp em tensão alternada senoidal , 1kHz com nível médio igual a zero na entrada inversora, ou seja, SEM OFFSET. Meça e esboce a forma de onda obtida na entrada e na saída do amp op, utilizando os dois canais do osciloscópio. 9. Para a configuração INVERSORA empregando o 741 e o 324, esboce as formas de onda obtidas de Vin e Vout. Verifique se o houve inversão de fase do sinal de saída. 741 324 Vinpp=_________ Vinpp=_________ Voutpp=________ Voutpp=________ Ganhoreal=______= _________ Ganhoreal=______= _________ ENM 3/7 Rot03_AmpOp_MF1 Universidade Tecnológica Federal do Paraná Departamento Acadêmico de Eletrotécnica Engenharias – Eletrônica 2 – ET7BC - Laboratório Prof.ª Elisabete N Moraes 10. Após observar a tensão da saída, conecte os diodos zeners em oposição conforme mostra a Figura 4. Esboce a tensão de saída, indicando e justificando os valores das amplitudes. +Vcc Icarga Rlim Iout Iz - Vcc Figura 4: Tensão de saída limitada por zener. Vz1=Vz2 Vz1 Vz2 11. Usando um VOM digital na escala VAC meça a tensão em R1 e Rf. Use a Figura 5 para auxiliar na visualização do cenário analisado. 741 324 VR1 VRf VR1=__________ ____________ V V Rf R1 i1 Vi Vd + i2 VRf=__________ ____________ Vo Vd =__________ ____________ Av(V+ - V-) Vd Figura 5. 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 R1 e Rf e das respectivas quedas de tensão. 741 324 I1741 = __________=__________ I1324= __________=__________ I2741=__________=__________ I2324= __________=__________ ENM 4/7 Rot03_AmpOp_MF1 Universidade Tecnológica Federal do Paraná Departamento Acadêmico de Eletrotécnica Engenharias – Eletrônica 2 – ET7BC - Laboratório Prof.ª Elisabete N Moraes Comente sobre os valores das correntes I1 e I2 calculadas: ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ 12. Retire o resistor de realimentação. Descreva o que ocorre com a tensão de saída. ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ 13. Varie a frequência do sinal aplicado à entrada inversora conforme a tabela a seguir. Registre a tensão de saída com o osciloscópio. Ajuste até onde é possível! 741 Freqüência desejada (Hz) 1k 5k 10k 30k 60k 100k Maior ajuste possível Freqüência usada (Hz) Vin scope (V) Vout scope (V) Ganho (dB) Tabela 1. Variação do ganho em função da frequência do sinal de entrada do AO741 na configuração inversor. 324 Freqüência desejada (Hz) 1k 5k 10k 30k 60k 100k Maior ajuste possível Freqüência usada (Hz) Vin scope (V) Vout scope (V) Ganho (dB) Tabela 2. Variação do ganho em função da frequência do sinal de entrada do AO324 na configuração inversor. A(dB)741= 20 log Vout/Vin III. OPERAÇÃO DO AO NA CONFIGURAÇÃO NÃO INVERSORA nesta montagem faça a opção pelo 741 ou 324 1. Monte o circuito da Figura 6. 2. A alimentação do AO deve ser simétrica 12V. 3. Aplique na entrada não inversora um sinal senoidal Vin entre 100 e 200mVpp, 1kHz (saída atenuada (LO) do GF). ENM 5/7 Rot03_AmpOp_MF1 Universidade Tecnológica Federal do Paraná Departamento Acadêmico de Eletrotécnica Engenharias – Eletrônica 2 – ET7BC - Laboratório Prof.ª Elisabete N Moraes 100k Rf 10k 2 6 Vout R1 3 Vin Figura 6. Circuito proposto para a operação do AO na configuração não inversora. 4. Esboce as formas de onda obtidas de Vin e Vout. Verifique se o houve inversão de fase do sinal de saída. Vinpp=_________ Voutpp=________ Ganhoreal=______= _________ 5. Realize a medida da tensão RMS sobre o resistor R1 e sobre o Rf. Calcule a corrente. VR1=__________ VRf=__________ I1 = __________=__________ I2=__________=__________ Comente sobre os valores das correntes I1 e I2 calculadas: ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ENM 6/7 Rot03_AmpOp_MF1 Universidade Tecnológica Federal do Paraná Departamento Acadêmico de Eletrotécnica Engenharias – Eletrônica 2 – ET7BC - Laboratório Prof.ª Elisabete N Moraes 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. Houve alteração no valor do ganho ao longo das frequências? Justifique a resposta. d) Para o circuito abaixo, qual deve ser a tensão de entrada para que resulte em um nível de saída de 2,4V? e) Explique o funcionamento do circuito abaixo com ao aumento da temperatura nos sensores, considerando o potencial V como sendo constante e positivo. ENM 7/7 Rot03_AmpOp_MF1
