Aula 11 - Labspot

ELETRICIDADE BÁSICA
ROTEIRO DA EXPERIÊNCIA 11
AMPLIFICADOR OPERACIONAL
OBJETIVOS
-
Introduzir conceitos básicos sobre amplificadores operacionais
Apresentar o circuito somador-inversor
1. INTRODUÇÃO
Amplificador é todo dispositivo, cuja função principal, é obter um determinado
ganho. Isto é, o sinal de saída é maior que o sinal de entrada – V0 = K Vi .
O amplificador operacional (AMPOP) é um amplificador formado por um conjunto
de circuitos transistorizados (circuito integrado com vários elementos), cujo modelo
aparece na Fig. 1.
+ vcc
I1
e1
-
+
I2
+++
~
υ ο = Α( e 2 - e 1
)
e2
- vcc
Fig. 1 – Modelo do Amplificador Operacional
Na Figura 1 identifica-se:
e1 : entrada inversora
e 2 : entrada não inversora
v 0 : tensão de saída
± Vcc : tensão contínua de alimentação
O AMPOP se caracteriza por possuir um ganho muito elevado, impedância de entrada
muito elevada e impedância de saída muito baixa, isto é: Α → ∞ ; impedância entrada
→ ∞ ; impedância saída = 0 .
Por possuir estas características o AMPOP pode ser representado por uma fonte de
tensão controlada em tensão, como mostra a Fig. 2.
+
+
~
υi = e1 - e 2
Αυ i
υ0
-
Fig. 2 – Representação do AMPOP por Fonte Dependente de Tensão
Assim, o AMPOP, na maioria das vezes, é utilizado com realimentação externa,
conforme a Fig.3.
RF
Ι1
IF
I1 ≈ IF
R1
≈ο
≈ο
---+
v0
Fig.3 – AMPOP com realimentação
Com relação a Fig.3 é fácil demonstrar que
v0 = -
RF
υ1
R1
Se no lugar de R F for colocado um capacitor, o AMPOP funcione como um integrador,
isto é;
v 0 = Κ ∫ v1
Se o capacitor for colocado no lugar de R1
isto é,
d
v0 = Κ ′
v1
dt
, o AMPOP funciona como um diferenciador,
2. PARTE PRÁTICA:
Utilizando um AMPOP, o osciloscópio, um gerador de sinais e três resistores, montar
o circuito de um somador – inversor, conforme Fig.4.
IF
Ι1
RF
R1
E1
----
Ι−
+
Ι+
ϑο
Ε2
Fig.4 – Circuito Somador-Inversor
−0 )
No ponto Ε 1 : i1 + i 2 + i F = 0(I − ~
Como Ε 1 − Ε 2 = 0 e Ε 1 = 0, Ε 2 = 0 (terra virtual), então i1 =
R
R
υ 0 = −  F υ 1 + F υ 2
R2
 R1



Vamos utilizar:
R1 = 20kΩ, R 2 = 15kΩ e R F = 20kΩ
υ
v1
, i2 = 2 ; iF =
R2
R1
υ0
RF
e
O AMPOP que temos no laboratório, deve ser ligado da seguinte forma:
∪
1
Entrada -
2
Entrada +
3
++
8
7
+ Vcc
Saída
6
- Vcc
4
5
FIG. 5 – Ligação do Circuito Integrado
Para polarização vamos utilizar + VCC = 15V e – VCC = – 15V, com v1 = 5V (barramento,
tensão contínua) e v 2 = 5 sem WT [V], com f = 100 HZ (gerador de funções), verificar com
um osciloscópio e tensão de saída ( v 0). Para não haver saturação, a tensão de saída, em
qualquer instante de tempo, deve ficar limitada a 12V.