Universidade Federal de Juiz de fora - UFJFFaculdade de Engenharia

Laboratrio de Eletrnica

Universidade Federal de Juiz de Fora - Faculdade de Engenharia

Departamento de Circuitos Eltricos - Professor: Luciano Manhes de Andrade FilhoDisciplina: Laboratrio de Eletrnica CEL037A

Trabalho preparatrio Prtica 3Caractersticas do amplificador operacional

RelatrioNesta prtica montamos os circuitos mostrados na figura1 e medimos a corrente de polarizao. 1. Corrente de polarizao de entrada

Realizada a montagem foi ento feita a medio cujos valores esto listados na tabela 1 comparados aos da simulao. Para o clculo das correntes, medimos os valores dos resistores presentes nas entradas do operacional. Os valores so:R2=0,991M (porta inversora)R1 = 0,986M (porta no inversora)AmpOpTenso nos terminaisCorrente nos terminais

InversorNo inversorInversorNo inversor

LM741Simulado82,066 mV77,494mV82,066nA77,494nA

CA 3140Simulado9,737V

10,248 V9,737pA

10,248 pA

LM741Prtico33,7mV33,7mV34nA34,17nA

CA 3140Prtico0,837mV0,308mV0,844nA0,312nA

Obs.: De acordo com o datasheet, o valor encontrado para a corrente de polarizao do AmpOp LM741 tipicamente 80nA e para o CA 3140 de 10pA.2. Tenso de offsetDevido s imperfeies existentes internamente ao amplificador, mesmo colocando-se os terminais de entrada no mesmo potencial, a sada no permanece em zero, mas sim em uma tenso contnua. Para medir a tenso de offset de entrada foi montado o circuito da figura 2. Os valores encontrados esto listados na tabela 2.Obs.: De acordo com o datasheet, o valor encontrado para a tenso de offset do AmpOp LM741 tipicamente 1mV e para o CA 3140 de 5mV.

AmpOpLM741CA 3140

Tenso de offsetSimulado999,459V4,998mV

Datasheet1000V5mV

Prtico87 mV 20,3mV

3. Saturao da sada

O ganho de tenso limita-se saturao sob a qual o amplificador situa-se. Os circuitos montados nesta prtica encontram-se representados na figura 3 e os valores listados na tabela 3.

GrandezaLM741CA 3140

SimuladoPrticoSimuladoPrtico

Vsat+10,9121 V11,1210,76529,96

Vsat--10,9180 V-9,77-10,7553-11,93

Vcc- Vsat+1,0879 V0,881,23482,04

-Vcc- Vsat--1,082-2,231,2447-0,07

a)

b)

c)

4. Slew rate

O circuito utilizado para a medio est representado na figura 5.

Os valores prticos e simulados esto listados na tabela 4.

GrandezasValores

7413140

SimuladoPrticoSimuladoPrtico

Variao de tenso (V)10,05 V19,24 V10,0024V19,165

Variao de tempo (t)29,41s31,28 s1,42s1,99 s

Slew rate0,34V/s0,62 V/s7,042V/s9,63 V/s

Obs.: Os valores de datasheet so tipicamente 0,5V/s e 9V/s para o 741 e 3140, respectivamente.a)

b)Para a obteno do slew rate do CA 3410 foi necessrio aumentar a frequncia para 227kHz.

a)b)

5. Impedncia de sada

Para realizar esta parte, foi montado o circuito da figura7. Os valores foram listados na tabela 5.

GrandezasValores

LM7413140

SimuladoPrticoSimuladoPrtico

Sada em aberto (Vopp)22,2576V21,065V39,998621,965V

Carga de 680 (Vspp)22,1998V18,851V39,998510,809V

Impedncia de sada1,77 79,86 0.0017 701,8

6. Largura de banda

Frequncia unitriaLM7413140

SimuladoPrticoSimuladoPrtico

243 KHz115 KHz6,5MHzP/ 1MHz ( 5,6V Vo(sada)

7. Questo proposta

Para um amplificador operacional com ganho de malha aberta AVO = 109.54dB, a mxima tenso de entrada capaz de provocar distores na sada dada por (utilizando a tenso de saturao de pico medida para o operacional desta prpria prtica):

AVodB = 20. log AVO

109.54 = 20. log AVO

AVO 300000

Para o 741, temos:

AVO = 11,9/ Vip

Vip = 39,7V8. Concluses

Atravs desta prtica, pde-se estudar os parmetros dos amplificadores operacionais. As concluses tm como referncia os valores apresentados no Data Sheet do LM741.

Pde-se validar a hiptese em anlises matemticas de que a corrente de entrada em um amplificador operacional real desprezvel, pois os valores obtidos estiveram na ordem de pA e nA e so muito menores que os valores tpicos de mA.

Sabe-se que a tenso de offset varia de operacional para operacional. Entretanto verificou-se que atravs de um ajuste com auxlio do potencimetro pode-se ajustar e compensar o nvel CC para obter-se 0 na sada.

Tambm se notou que existe uma distoro na sada do operacional devido ao Slew Rate e que o valor da impedncia de sada pode influenciar diretamente no resultado.

A causa da alta taxa de Slew Rate no 741 est ligada ao capacitor de compensao de fase presente no amplificador operacional. Dependendo do valor da amplitude do sinal de entrada, o sinal do amplificador operacional no consegue acompanh-lo. Como consequncia temos na sada uma onda triangular.

Pode-se afirmar que a sada mxima do operacional no de 24Vpp devido ao prprio consumo interno amplificador e que a tenso de saturao no funo da carga.Nomes

Filipe Thevenin

b)

a)

Figura 1: Circuito para a medio das correntes e tenses nos terminais de a) LM741 b) CA 3140.

Tabela 1: Valores simulados e medidos para os parmetros de interesse.

a)

b)

Figura 2: Circuitos para a medio da tenso de offset de a) LM741 b) CA 3140.

Tabela 2: Valores simulados e medidos para os parmetros de offset.

a)

b)

Figura 3: Circuitos para a simulao da saturao de a) LM741 b) CA 3140.

Tabela 3: Parmetros de interesse .

Figura 4: Sinal de sada com ceifamento. a) Simulao b) Prtica LM741 c) Prtica 3140

Figura 5: Circuitos para determinar o Slew rate do 741 e do 3140 respectivamente.

Tabela 4: Parmetros de interesse .

Figura 6: Slew rate do LM741 a) Simulao b) Prtica.

Figura 6: Slew rate do CA3140. a) simulado para 100kHz b) Medido para 227kHz

Figura 7: Circuito para medir e encontrar a resistncia interna de sada.

Tabela 5: Circuito para simular e encontrar a resistncia interna de sada.

Tabela 6: freqncia unitria.

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