Amplificador Operacional Pratica

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Eletrônica Eletrônica básica - Prática Amplificador operacional Amplificador operacional Amplificador operacional © SENAI-SP, 2003 Trabalho editorado pela Gerência de Educação da Diretoria Técnica do SENAI-SP, a partir dos conteúdos extraídos da apostila homônima, Amplificador operacional - Prática, SENA I- DN, RJ, 1986 Capa Digitalização SENAI Telefone Telefax SENAI on-line E-mail Home page 2 Gilvan Lima da Silva UNICOM - Terceirização de Serviços Ltda Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial Departamento Regional de São Paulo - SP Av. Paulista, 1313 – Cerqueira Cesar São Paulo – SP CEP 01311-923 (0XX11) 3146-7000 (0XX11) 3146-7230 0800-55-1000 [email protected] http://www.sp.senai.br SENAI-SP - INTRANET Amplificador operacional Sumário Prática 5 Polarização do amplificador operacional 9 Resumo 13 Referências bibliográficas 17 SENAI-SP - INTRANET 3 Amplificador operacional 4 SENAI-SP - INTRANET Amplificador operacional Prática Exercício 1 1. O que são “circuitos integrados”? 2. Quais os tipos mais comuns de encapsulamento para circuitos integrados? 3. Que cuidado se deve ter ao soldar os terminais de um circuito integrado? 4. Para que servem os soquetes de CI? Exercício 2 1. Desenhe o símbolo genérico de um AO. SENAI-SP - INTRANET 5 Amplificador operacional 2. Como são, normalmente, alimentados os AOs? 3. Identifique a função dos terminais do AO colocado a seguir. 4. Desenhe os sinais de entrada para que o sinal de saída esteja correto. 6 SENAI-SP - INTRANET Amplificador operacional Exercício 3 1. Defina, em relação ao AO: a. Impedância de entrada (Zi): b. Impedância de saída (Zo): c. ganho de tensão em malha aberta (Ad): 2. Considerando a alta impedância de entrada de um AO, o que se pode afirmar sobre as correntes absorvidas por estas entradas? 3. Para que servem os terminais de OFFSET NULL de um AO? SENAI-SP - INTRANET 7 Amplificador operacional 8 SENAI-SP - INTRANET Amplificador operacional Polarização do amplificador operacional Objetivos • Obter as características principais de um AO a partir de uma folha de dados ou manual. • Identificar os pinos de um AO e sua função. • Montar um circuito com AO em circuito integrado. • Corrigir a tensão offset de saída de um AO. • Verificar a amplificação de um sinal através de um AO. Equipamentos • Fonte de CC simétrica ± 15V; • Multímetro digital; • Gerador de funções; • Osciloscópio duplo traço. Materiais necessários • Semi condutores - • CI - circuito integrado amplificador operacional 741 Resistores - R1, R2 - 1kΩ 5% 1/4W - R3 - 10kΩ 5% 1/4W - R4 - 18kΩ 5% 1/4W SENAI-SP - INTRANET 9 Amplificador operacional Identificação dos pinos 1. Solicite ao instrutor o manual ou folha de dados do amplificador operacional 741 2. Identifique os pinos de 1 a 8 no desenho colocado a seguir. 3. Liste a seguir a função de cada pino. 1 - __________________ 2 - __________________ 3 - __________________ 4 - __________________ 5 - __________________ 6 - __________________ 7 - __________________ 8 - __________________ 4. Obtenha do manual (ou folha de dados) as seguintes características do AO 741 a. Impedância de entrada (Zi) = b. Impedância de saída (Zo) = c. Ganho em malha aberta (Avo1) = d. Rejeição de modo comum (CMRR) = 10 SENAI-SP - INTRANET Amplificador operacional Ajuste da tensão OFFSET de saída 1. Monte o circuito da figura abaixo. 2. Apresente a montagem ao instrutor. 3. Ajuste a fonte simétrica para + 15V e -15V e conecte ao circuito. 4. Selecione um canal do osciloscópio para o modo DC, chave seletora de ganho vertical em 100mV/DIV. Ajuste a posição de referência do traço. 5. Conecte este canal do osciloscópio à saída do circuito. 6. Atue no trimpot P1, observando a tela do osciloscópio. Através do trimpot é possível variar a tensão offset de saída? 7. Ajuste o trimpot de forma que a tensão offset de saída seja zero. Observação Não altere mais este ajuste ao longo de todas as experiências com o AO. SENAI-SP - INTRANET 11 Amplificador operacional Amplificação com AO 1. Ligue o gerador de funções e ajuste para 1kHz, 0,5Vpp, senoidal. 2. Conecte o gerador de funções na entrada 1 e terra. 3. Conecte um dos canais do osciloscópio na entrada 1 e o outro canal na saída. Qual é a relação de fase entre os sinais de saída e de entrada? O que se pode afirmar sobre a amplificação de sinais aplicados na entrada inversora do AO? Qual é o ganho do amplificador? AV = 4. Substitua o resistor R3 por R4. 5. Determine novamente o ganho do circuito. AV = Pode-se afirmar que o ganho de um amplificador com AO depende de componentes externos ao circuito integrado? Observação Não desmonte o circuito e nem altere o ajuste de offset pois este circuito será utilizado para outras práticas. 12 SENAI-SP - INTRANET Amplificador operacional Resumo Amplificador operacional É um circuito eletrônico com a características próximas a um amplificador ideal encontrado atualmente em forma de circuito integrado. A figura abaixo mostra o símbolo usual de um AO. Os AOs normalmente são alimentados por duas tensões simétricas. Os terminais de entrada são identificados por sinais de + e -. O sinal de mais (+) indica entrada não inversora. SENAI-SP - INTRANET 13 Amplificador operacional Os sinais aplicados à entrada não inversora são amplificados sem inversão de fase. O sinal de menos (-) indica a entrada inversora. Os sinais aplicados à entrada inversora são amplificados com inversão de fase. Características de um AO As características mais importantes de um AO são: • Impedância de entrada (Zi): impedância entre os terminais de entrada do AO. • ImpedÂncia de saída (Zo): impedância interna existente na saída do AO. • Ganho de tensão diferencial em malha aberta (Ad ou AVOL): é a amplificação fornecida pelo AO para a diferença entre os sinais aplicados as duas entradas • (+ e -) em um circuito sem realimentação. • Tensão offset de saída: é a tensão presente na saída de um AO quando as duas entradas estão com potencial zero. • Rejeição de modo comum (CMRR ou AVCM): a capacidade de um AO em não amplificar tensões que sejam comuns as duas entradas. • Banda de passagem: expressa a faixa de freqüências em que um AO mantém o seu ganho diferencial constante. 14 SENAI-SP - INTRANET Amplificador operacional A tabela a seguir compara as características de um AO ideal com o AO 741, largamente utilizado. Característica AO ideal AO 741 Zi ∝ 2MΩ Zo “O” 75 Ad ou AVOL ∝ 130dB (200.000) Tensão offset de saída “O” até algumas centenas de mV CMRR ou AVCM ∝ 90dB Embora as características ao AO real pareçam muito distantes do ideal, na prática, em grande parte das aplicações pode-se considerar os AOs reais como sendo ideais sem nenhum prejuízo. Esta aproximação entre AO real-ideal permite admitir algumas “regras” que simplificam a compreensão dos circuitos aplicativos do AO. Estas regras são: • As entradas de um AO não absorvem correntes do circuito. • Os terminais de entrada sempre estão ao potencial de terra (terra virtual). • ganho de um circuito com AO é definido por componentes externos ao circuito integrado. SENAI-SP - INTRANET 15 Amplificador operacional 16 SENAI-SP - INTRANET Amplificador operacional Referências bibliográficas SENAI/DN. Amplificador operacional, prática. Rio de Janeiro, Divisão de Ensino e Treinamento, 1986. (Série Eletrônica Básica). SENAI-SP - INTRANET 17 Amplificador operacional 18 SENAI-SP - INTRANET Eletrônica básica Teoria Prática: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40. 46.15.11.752-8 46.15.11.736-4 Tensão elétrica Corrente e resistência elétrica Circuitos elétricos Resistores Associação de resistores Fonte de CC Lei de Ohm Potência elétrica em CC Lei de Kirchhoff Transferência de potência Divisor de tensão Resistores ajustáveis e potenciômetros Circuitos ponte balanceada Análise de defeitos em malhas resistivas Tensão elétrica alternada Medida de corrente em CA Introdução ao osciloscópio Medida de tensão CC com osciloscópio Medida de tensão CA com osciloscópio Erros de medição Gerador de funções Medida de freqüência com osciloscópio Capacitores Representação vetorial de parâmetros elétricos CA Capacitores em CA Medida de ângulo de fase com osciloscópio Circuito RC série em CA Circuito RC paralelo em CA Introdução ao magnetismo e eletromagnetismo Indutores Circuito RL série em CA Circuito RL paralelo em CA Ponte balanceada em CA Circuito RLC série em CA Circuito RLC paralelo em CA Comparação entre circuitos RLC série e paralelo em CA Malhas RLC como seletoras de freqüências Soldagem e dessoldagem de dispositivos elétricos Montagem de filtro para caixa de som Transformadores Teoria Prática: 41. 42. 43. 44. 45. 46. 47. 48. 49. 50. 51. 52. 53. 54. 55. 56. 57. 58. 59. 60. 61. 62. 63. 64. 65. 66. 67. 68. 69. 70. 71. 72. 73. 74. 75. 76. 77. 46.15.12.760-4 46.15.12.744-1 Diodo semi condutor Retificação de meia onda Retificação de onda completa Filtros em fontes de alimentação Comparação entre circuitos retificadores Diodo emissor de luz Circuito impresso - Processo manual Instrução para montagem da fonte de CC Multímetro digital Diodo zener O diodo zener como regulador de tensão Transistor bipolar - Estrutura básica e testes Transistor bipolar - Princípio de funcionamento Relação entre os parâmetros IB, IC e VCE Dissipação de potência e correntes de fuga no transistor Transistor bipolar - Ponto de operação Polarização de base por corrente constante Polarização de base por divisor de tensão Regulador de tensão a transistor O transistor como comparador Fonte regulada com comparador Montagem da fonte de CC Amplificador em emissor comum Amplificador em base comum Amplificador em coletor comum Amplificadores em cascata Transistor de efeito de campo Amplificação com FET Amplificador operacional Circuito lineares com amplificador operacional Constante de tempo RC Circuito integrador e diferenciador Multivibrador biestável Multivibrador monoestável Multivibrador astável Disparador Schmitt Sensores Todos os títulos são encontrados nas duas formas: Teoria e Prática