psi2307_2004-Roteiro-7-AmpOp.pdf

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ESCOLA POLITCNICA DA UNIVERSIDADE DE SO PAULO

Departamento de Engenharia de Sistemas Eletrnicos

PSI 2307 Laboratrio de Eletrnica

Exp.7 Amplificadores Operacionais

Turma: ( ) SEG - T1-2 ( ) TER T3 ( ) SEX T4-5

Prof(s):

Data da realizao do experimento: NOTA:

Bancada no:

Equipe: CPIA DO PROFESSOR

1osem. 2004


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Exp. 7 - 1 Amplificadores Operacionais Eletrnica Experimental

1. Objetivo s

Este experimento tem como objetivo o levantamento experimental das principais caractersticas

estticas e dinmicas de amplificadores operacionais atravs de medida e ajuste de off-set emedida de slew-rate, bem como atravs da obteno de caractersticas de transferncias e derespostas em freqncia de circuitos que utilizam amplificadores operacionais.

2. Prep ar ao

2.1 Especificaes tcnicas

Anexe ao relatrio cpia das especificaes tcnicas de Amplificadores Operacionais 741(LM, A, etc.), realando as informaes utilizadas para o relatrio [Anexo A] .

3. Roteiro Experimental

3.1 Medida e ajuste de off-set

3.1.1 Utilizando a placa Amplificadores Operacionais, encaixe cuidadosamente o circuitointegrado 741 no soquete correspondente.

Esta marca indica opino 1

8

7

6

5

1

2

3

4

Amplificador Operacional 741Invlucro Plstico DIP

(Vista Superior)

nc

Entradainversora

Entrada noinversora

V-

V+

Sada

Ajuste deoff-set

Ajuste deoff-set

Figura 1 - Amplificador Operacional 741 de 8 pinos


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Eletrnica Experimental Amplificadores Operacionais Exp. 7 - 2

3.1.2 Monte o circuito da figura 2, alimentando o amplificador operacional com +15V e 15Vutilizando uma fonte simtrica (vide Apndice 1). Verifique se o trim-pot de 10 Kparaajuste de off-set est conectado a V- atravs do estrape.

R4 = 100K

R1 = 100-

+

10k

v-

v+

ese0s

v-

Figura 2 - Circuito para medida da tenso de off-set

3.1.3 Mantendo o estrape inicialmente desconectado, mea a tenso es de sada edetermine a tenso de off-set nesta situao.

es eOS

=

=+

=)1001(

41

1 S

SOS

e

RR

Ree

(Obs.: Note que a expresso acima no vlida se o amplificador operacional se encontrar na saturao.)

Tabela 1 Tenses antes do ajuste do off-set


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3.1.4 O valor obtido est de acordo com as especificaes do fabricante ? Justifique (Quedados encontrou no manual do fabricante? Compare-os com o obtidoexperimentalmente.)

3.1.5 Reconecte o estrape e varie o cursor do trim-pot at reduzir ao mximo possvel atenso de off-set. Anote os valores nesta situao.

es eOS

=

=+

=)1001(

41

1 S

SOS

e

RR

Ree

(Obs.: Note que a expresso acima no vlida se o amplificador operacional se encontrar na saturao.)

Tabela 2 Tenses aps o ajuste do off-set


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3.2 Medida do slew-rate

3.2.1 Monte o circuito amplificador na configurao comparador indicado na figura 3 e apliquena entrada do mesmo uma onda retangular variando entre -2V e 2V com freqncia de

50 kHz.

Figura 3 - Amplificador na configurao comparador

3.2.2 Imprima as formas de onda de entrada e sada [Anexo B].

3.2.3 Determine, a partir da observao do sinal de sada, o slew-rate (Sr) do amplificadoroperacional.

Sr = V/s

3.2.4 O valor obtido est de acordo com as especificaes do fabricante? Justifique (Quedados encontrou no manual do fabricante? Compare-os com o obtido

experimentalmente.)


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3.3 Circuito amplificador em configurao inversora

3.3.1 Tomando-se o cuidado de no mais tocar no trim-pot previamente ajustado, monte ocircuito da figura 4.

Figura 4 - Circuito amplificador em configurao inversora

3.3.2 Conecte o terminal de entrada a um gerador senoidal com freqncia de 70 Hz e valorde tenso variando na faixa de 0,5V a 0,5 V.

3.3.3 Levante a caracterstica de transferncia (es x eg) do circuito utilizando o osciloscpiono modo XY, imprimindo a mesma atravs do programa PEE54600B [Anexo C] epreencha os dados correspondentes na tabela 3.

[Obs.: No usar sincronismo externo em impresses no modo XY.]

3.3.4 Repita o item 3.3.3 para R1=10K[Anexo D]e preencha os dados correspondentes natabela 3.

R1=1K R1=10K

inclinao

esmx

esmn

Tabela 3

3.3.5 Qual a grandeza relacionada inclinao da curva? Justifique.

3.3.6 Utilizando ainda o circuito da figura 4 com R1=10K, levante e imprima a resposta emfreqncia do circuito atravs do programa GANHO utilizando um sinal de entrada


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senoidal eg=100mVpp [Anexo E].

OBS.: Usar sincronismo externo para levantamentos de resposta em freqncia com oprograma GANHO

3.3.7 Repita o item 3.3.6 para R1=1K[Anexo F].

[Obs.: a) imprimir os grficos dos Anexos E e F nas mesmas escalas para facilitar acomparao.]

3.3.8 Preencha a tabela 4 com os dados solicitados, identificando nos grficoscorrespondentes como os determinou.

R1=1K R1=10K

Freqncia de corte superior (fcs)

Freqncia de ganho unitrio (fu)

Ganho mximo de tenso (Av)

Ganho mximo em dB (AdB)

Tabela 4

3.3.9 Os valores obtidos para as freqncias de ganho unitrio so iguais? Porqu?

3.3.10 Considerando os resultados obtidos nas duas situaes, estabelea uma relao entreas grandezas (fcs, fu, Av). Justifique.

3.3.11 Os valores obtidos esto de acordo com as especificaes do fabricante? Justifique

(Que dados encontrou no manual do fabricante? Compare-os com os obtidosexperimentalmente.)


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3.4 Circuito Somador

3.4.1 Monte o circuito somador da figura 5 e aplique na entrada 1 uma tenso constante(atravs da fonte 0-6V) e na entrada 2 um sinal senoidal com 0,4 Vpp e freqncia de 10

kHz.

-

+es

V(-)

R1=10k

R3=100kR2=10k

e2

eg

e1

Figura 5 - Circuito Somador

3.4.2 Observe o sinal de sada no osciloscpio e descreva o que ocorre com a mesma ao sevariar a fonte de tenso contnua entre 0 e 6V.

3.4.3 Escolha uma situao para a entrada 1 e imprima as formas de onda da entrada 2 e dasada, anotando na folha impressa o valor ajustado para a entrada 1

[Anexo G].

3.4.4 Considerando a entrada 2 como a sugerida, qual a faixa mxima de variao do sinal de

tenso contnua da entrada 1 que poderamos utilizar sem atingir os limites desaturao. Justifique.


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3.5 Circuito Integrador

3.5.1 Monte o circuito integrador da figura 6, aplique na entrada um sinal senoidal comve=500mVpp e ajuste as freqncias de forma a preencher a tabela 5.

Figura 6 - Circuito integrador

f(Hz) vs (defasagem da sada emrelao entrada)

10K

20K

50K

Tabela 5

3.5.2 Imprima as formas de onda de entrada e de sada para a situao de f = 20KHz [AnexoH].

3.5.3 Verifique se os resultados obtidos na tabela 5 esto de acordo com o previsvel pelateoria. Justifique.

3.5.4 Qual a funo do resistor R4 em paralelo com o capacitor C no circuito integrador?


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4. Con clu ses

[Este item destina-se a responder s seguintes questes, dentre outras que a equipe proponha: Quais as principais caractersticas dos Amplificadores Operacionais e de circuitos com

Amplificadores Operacionais observadas?

Os resultados esto de acordo com o descrito em teoria? Os resultados esto de acordocom as especificaes dos fabricantes? Os resultados esto de acordo com a simulao ?Justifique eventuais diferenas

Na eventualidade de no ter conseguido realizar todos os itens propostos, deve relatar osproblemas enfrentados e aes realizadas para contornar e/ou resolver os mesmos.

Vocs tm crticas e sugestes em relao ao roteiro proposto?


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Apnd ices

APNDICE 1 Fonte Simtrica

Uma fonte simtrica composta de duas fontes em srie onde o ponto de referncia obtido nomeio da associao.

No caso da fonte HP3631A disponvel no laboratrio, utiliza-se a fonte simtrica 25V ajustadapara 15V.

Alm disso, pode-se utilizar a funo TRACK dessa fonte de alimentao. Esta funo faz comque o mdulo da tenso da fonte V- seja sempre igual ao da fonte V+.

Power

On

Off

6 V 25 VCOM

+6 V +25 V -25 V Track DisplayUnit

Recall Store Error I/O

Config

Output

On/Off

Load Calibrate S e c u r e

Select

VoltageCurrent

240 VDC MAX TO

FUNCTION

ADJUSTE3631A 0-6V,5A/0-25V,1A

TRIPLE OUTPUT DC POWER SUPPLYV+

V-

15V

15V

V-

V+

Fonte simtrica

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