Amplificador Operacional na Prática Circuitos Básicos

MAXTRON
Amplificador Operacional na Prática
Circuitos Básicos
O LM358 é um amplificador operacional de uso geral. Nesta prática será
utilizada a alimentação simétrica de +12V e -12V do Protoboard, para avaliação
do operacional, submetido a entrada de tensões em corrente contínua.
O data-sheet completo deve consultado pela Internet, para maiores detalhes.
Amplificador Inversor:
Fig. 1
=
. (−
2
)
1
O cálculo da tensão de saída, na versão inversora, para o circuito de malha
fechada da figura 1, relaciona a tensão de entrada, que é multiplicada pelo
quociente entre os resistores R2 / R1, além da inversão da polaridade, ou seja,
se o sinal de entrada for positivo, a saída será negativa e vice-versa.
O circuito está implementado com um trimpot de 20K para excursão entre os
limites positivo e negativo da fonte simétrica.
Para o circuito, considerando VIN = 1V:
=1. −
15
10
= −1,5
1
Rua Guarda de Honra, 291 – São Paulo – SP Tel: 11 2068-9113 – www.maxtroneletron.com.br
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VIN(V)
VOUT CALC.
VOUT MED.
0
0
VIN(V)
VOUT CALC.
VOUT MED.
7
-10,5
1
-1,5
2
-3
3
-4,5
8
-12
-11,2
9
-13,5
-11,2
4
-6
10
-15
-11,2
5
-7,5
11
-16,5
-11,2
6
-9
12
-18
-11,2
As células em cinza indicam os limites de resposta da saída. Para 9V ou mais,
na entrada, como a fonte é de -12V, não é possível obter as saídas calculadas.
Para 8V na entrada, que produziria uma saída de -12V, será observado que a
resposta não será a esperada, ficando acima desse valor ( entre -11,2V ).
Para o circuito, considerando VIN = -1V:
= −1 . −
VIN(V)
VOUT CALC.
VOUT MED.
0
0
VIN(V)
VOUT CALC.
VOUT MED.
-7
10,5
-1
1,5
15
10
= 1,5
-2
3
-8
12
10,7
-9
13,5
10,7
-3
4,5
-4
6
-10
15
10,7
-5
7,5
-11
16,5
10,7
-6
9
-12
18
10,7
De forma análoga, todos os resultados teóricos acima da tensão de
alimentação produzirão uma saída limitada ( observar que o limite é diferente,
(entre 10,7V) em função da arquitetura interna do amplificador operacional ).
Essa característica está especificada no data-sheet (geralmente com o termo
“output voltage swing”) indicando qual é a diferença entre a máxima tensão
de saída e a tensão de alimentação.
Apenas os amplificadores que tem a especificação “rail to rail” permitem a
excursão da tensão saída até o mesmo valor da fonte de alimentação, devido a
tecnologia (geralmente CMOS) e arquitetura interna.
2
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Amplificador Não Inversor
Fig. 2
=
2
1
. 1+
O cálculo da tensão de saída, na versão não inversora, para o circuito de
malha fechada da figura 2, relaciona a tensão de entrada, que é multiplicada
pelo quociente entre os resistores R2 / R1 mais 1, mantendo a polaridade.
Para o circuito, considerando VIN = 1V:
=1. 1+
1
2,5
2
5
15
10
= 2,5
VIN(V)
VOUT CALC.
VOUT MED.
0
0
3
7,5
4
10
5
12,5
10,7
6
15
10,7
VIN(V)
VOUT CALC.
7
17,5
8
20
9
22,5
10
25
11
27,5
12
30
VOUT MED.
10,7
10,7
10,7
10,7
10,7
10,7
3
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As células em cinza indicam os limites de resposta da saída. Para 5V ou mais,
na entrada, como a fonte é de +12V, não é possível obter as saídas calculadas.
O limite de operação fica em torno de 10,7V.
Para o circuito, considerando VIN = -1V:
= −1 . 1 +
VIN(V)
VOUT CALC.
0
0
-1
-2,5
-2
-5
15
10
-3
-7,5
= −2,5
-4
-10
VOUT MED.
-5
-12,5
-6
-15
-11,2
-11,2
VIN(V)
VOUT CALC.
-7
-17,5
-8
-20
-9
-22,5
-10
-25
-11
-27,5
-12
-30
VOUT MED.
-11,2
-11,2
-11,2
-11,2
-11,2
-11,2
Para as tensões de entrada negativas os resultados serão os mesmos,
mantidas as polaridades.
Notar que o controle na versão inversora produz mais resultados em
conformidade com a teoria de funcionamento que na versão não inversora e
que em ambas as configurações, se trata de um circuito extremamente versátil
e poderoso, com pouquíssimos componentes externos para a implementação
de diversos circuitos eletrônicos.
4
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