AmpOp
1. Objetivos
Este experimento tem como objetivo o levantamento experimental das principais
características estáticas e dinâmicas de amplificadores operacionais através de medida e
ajuste de “off-set” e medida de “slew-rate”, bem como através da obtenção de características
de transferências e de respostas em freqüência de circuitos que utilizam amplificadores
operacionais.
2. Preparação (a ser realizada ANTES da aula experimental)
2.1 Especificações técnicas
Anexe ao relatório cópia das especificações técnicas de Amplificadores Operacionais
741 (LM, A, etc.), realçando as informações utilizadas para o relatório [Anexo A].
2.2 Simulação com o programa “Pspice Student Version”
2.2.1
Simule o circuito integrador da figura 6 de forma a obter a sua resposta em
freqüência [Anexo B].
2.2.2
Repita o item 2.2.1 utilizando R4=10K [Anexo C].
[Obs.: a) imprimir os gráficos dos Anexos B e C nas mesmas escalas para facilitar a comparação;
b) anexar a descrição dos circuitos às respectivas respostas em freqüência.]
2.2.3
Determine (deixando indicado sobre os gráficos), em cada caso, o ganho máximo, a
posição do pólo e a faixa de freqüências em que o circuito funciona efetivamente
como um circuito integrador, preenchendo a tabela 1.
R4 = 100 K
R4 = 10 K
Av máx
AdB máx
Pólo
Faixa de atuação
como integrador
Tabela 1 – Resultados a partir da simulação de circuitos integradores
2.2.4
A partir dos resultados das simulações, identifique os efeitos da variação de R4 na
resposta em freqüência do circuito integrador (Qual o efeito no ganho máximo? Qual
o efeito no pólo? Qual o efeito na inclinação da curva ? Justifique as respostas.).
1
3. Roteiro Experimental
3.1 Medida e ajuste de “off-set”
3.1.1
Utilizando a placa “Amplificadores Operacionais”, encaixe cuidadosamente o circuito
integrado 741 no soquete correspondente.
Amplificador Operacional 741
Invólucro Plástico DIP
(Vista Superior)
Esta marca indica
o pino 1
Ajuste de
off-set
Entrada
inversora
Entrada não
inversora
1
8 nc
2
7 V+
3
6 Saída
Ajuste de
5
V-
off-set
4
Figura 1 - Amplificador Operacional 741 de 8 pinos
3.1.2
Monte o circuito da figura 2, alimentando o amplificador operacional com +15V e –
15V utilizando uma fonte simétrica (vide Apêndice 1). Verifique se o “trim-pot” de 10
K para ajuste de “off-set” está conectado a V- através do estrape.
Figura 2 - Circuito para medida da tensão de “off-set”
3.1.3
Mantendo o estrape inicialmente desconectado, meça a tensão “es” de saída e
determine a tensão de “off-set” nesta situação.
es
e0s
R1
 es
eos eS R1  R4  (1001 
) 

(Obs.: Note que a expressão acima não é válida se o amplificador operacional se encontrar na saturação.)
Tabela 2 – Tensões antes do ajuste do “off-set”
2
3.1.4
O valor obtido está de acordo com as especificações do fabricante? Justifique (Que
dados encontrou no manual do fabricante? Compare-os com o obtido
experimentalmente.)
3.1.5
Reconecte o estrape e varie o cursor do “trim-pot” até reduzir ao máximo possível a
tensão de “off-set”. Anote os valores nesta situação.
es
e0s
R1
 es
eos eS R1  R4  (1001 
) 

(Obs.: Note que a expressão acima não é válida se o amplificador operacional se encontrar na saturação.)
Tabela 3 – Tensões após o ajuste do “off-set”
3
3.2 Medida do “slew-rate”
3.2.1
Monte o circuito amplificador na configuração comparador indicado na figura 3 e
aplique na entrada do mesmo uma onda retangular variando entre -2V e 2V com
freqüência de 50 KHz.
Figura 3 - Amplificador na configuração comparador
3.2.2
Imprima as formas de onda de entrada e saída [Anexo D].
3.2.3
Determine, a partir da observação do sinal de saída, o “slew-rate” (Sr) do amplificador
operacional.
Sr =
3.2.4
V/s
O valor obtido está de acordo com as especificações do fabricante? Justifique (Que
dados encontrou no manual do fabricante? Compare-os com o obtido
experimentalmente.)
4
I
3.3 Circuito amplificador em configuração inversora
3.3.1
Tomando-se o cuidado de não mais tocar no “trim-pot” previamente ajustado, monte
o circuito da figura 4.
Figura 4 - Circuito amplificador em configuração inversora
3.3.2
Conecte o terminal de entrada a um gerador senoidal com freqüência de 70 Hz e
valor de tensão variando na faixa de –0,5V a 0,5 V.
3.3.3
Levante a característica de transferência (e s x eg) do circuito utilizando o
osciloscópio no modo XY, imprimindo a mesma através do programa PEE54600B
[Anexo E] e preencha os dados correspondentes na tabela 4.
[Obs.: Não usar sincronismo externo em impressões no modo XY.]
3.3.4
Repita o item 3.3.3 para R1=10K [Anexo F] e preencha os dados correspondentes
na tabela 4.
R1=1K
R1=10K
inclinação
es
máx
es
mín
Tabela 4
3.3.5
Qual a grandeza relacionada à inclinação da curva? Justifique.
5
3.3.6
Utilizando ainda o circuito da figura 4 com R1=10K, levante e imprima a resposta
em freqüência do circuito através do programa GANHO utilizando um sinal de
entrada senoidal eg=100mVpp [Anexo G].
3.3.7
Repita o item 3.3.6 para R1=1K [Anexo H].
[Obs.: a) imprimir os gráficos dos Anexos G e H nas mesmas escalas para facilitar a comparação.]
3.3.8
Preencha a tabela 5 com os dados solicitados, identificando nos gráficos
correspondentes como os determinou.
R1=1K
R1=10K
Freqüência de corte superior (fcs)
Freqüencia de ganho unitário (fu)
Ganho máximo de tensão (Av)
Ganho máximo em dB (AdB)
Tabela 5
3.3.9
Os valores obtidos para as freqüências de ganho unitário são iguais? Porquê?
3.3.10 Considerando os resultados obtidos nas duas situações, estabeleça uma relação
entre as grandezas (fcs, fu, Av). Justifique.
3.3.11 Os valores obtidos estão de acordo com as especificações do fabricante? Justifique
(Que dados encontrou no manual do fabricante? Compare-os com os obtidos
experimentalmente.)
6
3.4 Circuito Somador
3.4.1
Monte o circuito somador da figura 5 e aplique na entrada 1 uma tensão constante
(através da fonte 0-6V) e na entrada 2 um sinal senoidal com 0,4 Vpp e freqüência de
10 KHz.
Figura 5 - Circuito Somador
3.4.2
Observe o sinal de saída no osciloscópio e descreva o que ocorre com a mesma ao
se variar a fonte de tensão contínua entre 0 e 6V.
3.4.3
Escolha uma situação para a entrada 1 e imprima as formas de onda da entrada 2 e
da saída, anotando na folha impressa o valor ajustado para a entrada 1 [Anexo I].
3.4.4
Considerando a entrada 2 como a sugerida, qual a faixa máxima de variação do sinal
de tensão contínua da entrada 1 que poderíamos utilizar sem atingir os limites de
saturação. Justifique.
7
3.5 Circuito Integrador
3.5.1
Monte o circuito integrador da figura 6, aplique na entrada um sinal senoidal com
ve=500mVpp e ajuste as freqüências de forma a preencher a tabela 6.
Figura 6 - Circuito integrador
f(Hz)
vs
 (defasagem da saída em
relação à entrada)
10K
20K
50K
Tabela 6
3.5.2
Imprima as formas de onda de entrada e de saída para a situação de f = 20KHz
[Anexo J].
3.5.3
Verifique se os resultados obtidos na tabela 6 estão de acordo com o previsível pela
teoria. Justifique.
3.5.4
Qual a função do resistor R4 em paralelo com o capacitor C no circuito integrador?
8
3.5.5
Levante e imprima a resposta em freqüência (de 10Hz a 10MHz) do circuito integrado
aplicando na entrada um sinal senoidal 0,5 Vpp [Anexo K].
3.5.6
Determine (deixando indicado sobre o gráfico) o ganho máximo, a posição do pólo e
a faixa de freqüências em que o circuito funciona efetivamente como um circuito
integrador e preencha a tabela 7.
R4 = 100 K
Simulado
Experimental
Desvio (%)
Av máx
AdB máx
Pólo
Faixa de atuação
como integrador
Tabela 7
3.5.7
Os resultados estão de acordo com a simulação? Justifique.
9
4.Conclusões
[Este item destina-se a responder às seguintes questões, dentre outras que a equipe
proponha:
 Quais as principais características dos Amplificadores Operacionais e de circuitos
 com Amplificadores Operacionais observadas? 
 Os resultados estão de acordo com o descrito em teoria? Os resultados estão de
acordo com as especificações dos fabricantes? Os resultados estão de acordo com a
 simulação ? Justifique eventuais diferenças 
 Na eventualidade de não ter conseguido realizar todos os ítens propostos, deve relatar os
 problemas enfrentados e ações realizadas para contornar e/ou resolver os mesmos. 
 Vocês têm críticas e sugestões em relação ao roteiro proposto?] 
10
Apêndices
APÊNDICE 1 – Fonte Simétrica
Uma fonte simétrica é composta de duas fontes em série onde o ponto de referência é
obtido no meio da associação.
No caso da fonte HP3631A disponível no laboratório, utiliza-se a fonte simétrica ± 25V
ajustada para ± 15V.
Além disso, pode-se utilizar a função TRACK dessa fonte de alimentação. Esta função faz
com que o módulo da tensão da fonte V- seja sempre igual ao da fonte V+.
E3631A 0-6V,5A/0-±25V,1A
TRIPLE OUTPUT DC POWER SUPPLY
V+
15V
ADJUST
FUNCTION
Select
+6 V
+25 V
-25 V
Recall
Store
Error
Load
Display
Unit
Config
Calibrate Secure
6V
± 25 V
Power
15V
Voltage
Current
Output
On/Off
COM
On
Off
± 240 VDC MAX
V-
V+
VFonte simétrica
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