UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA ELETRÔNICA 2 ET74BC Prof.ª Elisabete Nakoneczny Moraes

AULA 6- EXERCÍCIOS

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA

ELETRÔNICA 2– ET74BC Prof.ª Elisabete Nakoneczny Moraes

Curitiba, 13 de setembro 2016.

EXERCÍCIO 1

13 Set 16 Aula 6 - Exercícios 2

1) Determine a saída do AmpOp abaixo:

R2

R1

V1

V2

Vout

Dados: R1=R2=1k V1=10V e V2=2V Resp: -6V

Sugestão: Calcular os efeitos por superposição. a)Efeito de V1 com V2=0

EXERCÍCIO 2 (Boylestad 18.2 exerc 2)

13 Set 16 Aula 6 - Exercícios 3

2) Se o ganho de um amplificador varia 10% do seu valor nominal, -1000, calcule a variação do ganho supondo que se utilize uma circuito com realimentação cujo fator de realimentação é igual a -1/20.

TeoriaAula 3-Fund Realimentação II.





% 196 , 0 00196 , 0 1 , 0 . 50 1 1 1 , 0 . 1000 20 1 1 1 1 1                     f f f f f f f f A A A A A A A A ra A A

%

10





A

A

_{sem realimentação}

?





f f

A

A

 com realimentação

EFEITO DA REALIMENTAÇÃO RESUMO DOS

PARÂMETROS DE IMPEDÂNCIA

30 Ago 16 Aula 4 -Fundamentos da Realimentação III 4

IMPEDÂNCIA Tensão em série Corrente em série

Tensão em paralelo

Corrente em paralelo

aumento aumento redução redução

redução aumento redução aumento



ar



Z

_o



1



ra



Z

_i

1



Z

_i



1



ra





ar



Z

_i



1



ar



Z

_i



1



ra



Z

_o

1



_

_

Z

_o



1



ra



ar

Z

_o



1

f in

Z

f out

Z

a r a r a r a r Boylestad, p. 531

Exemplo Boylestad 18.1

13 Set 16 Aula 6 - Exercícios 5

Determine o ganho de tensão, as impedâncias de entrada e saída de um circuito com realimentação de tensão em série, tendo A=-100, Ri=10kΩ, Ro=20kΩ, para um  de realimentação igual a (a)-0,1 e (b)=-0,5

EXERCÍCIO 3 (Boylestad 18.2 exerc 3)

13 Set 16 Aula 6 - Exercícios 6

3) Calcule o ganho, impedâncias de entrada e saída de um amplificador com realimentação de tensão série, com A=-300, Ri=1,5kῼ , Ro=50k ῼ e β=-1/15.

Teoria aula 4, quadro resumo dos parâmetros das impedâncias.







ar



Z

Z

iii

ra

Z

Z

ii

ra

a

A

i

o f out i f in f













1

)

1

)

1

)

Realimentação de tensão em série









_

































.

300

15

1

1

5

,

1

1 ra

Z

Z

_{inf i} i) Ganho:

3

,

14

21

300

300

.

15

1

1

300

1























ra

a

A

_f





_

_

_      _           300 . 15 1 1 50 1 k ar Z Z o f out

ii) Impedância de entrada

 







k

Z

_inf

1

,

5

.

21

31

,

5

iii) Impedância de saída







k

k

Z

outf

2

,

4

21

50

Exercício 4

13 Set 16 Aula 6 - Exercícios 7

4) Considere uma rede de realimentação com r=-1/4 e um amplificador de canal direto igual a -36. A impedância de entrada é de 10kῼ e impedância de saída de 1kῼ. Sabe-se que a topologia do circuito eletrônico realimentado com esses componentes é do tipo série derivação. Pede-se:

a) Se a variação percentual do ganho do canal direto alcança 10% devido a variação da temperatura, qual é a variação percentual no amplificador realimentado? Resp: 1%

b)Determine as impedâncias de entrada e de saída do circuito realimentado. Resp: Zif=100k ῼ e Zof=100 ῼ

Fonte: Notas de aula prof. Flavio A. Rego Barros

Taxa de inclinação, Slew-rate (SR)

13 Set 16 Aula 6 - Exercícios 8

Ainda taxa de subida: taxa máxima possível em que a tensão de saída do amplificador pode mudar.

 SR indica a “velocidade” de resposta do amplificador. Quanto maior o SR, melhor o AmpOp.

Se o sinal de entrada possui uma taxa de variação maior que o SR do AmpOp, o sinal de saída será ceifado ou distorcido.

Exercício 5

13 Set 16 Aula 6 - Exercícios 9

6)O amplificador operacional TL 074 tem uma taxa de inclinação (SR) de 13V/μs. Qual a largura de banda para uma tensão de pico de 5V? Resp: BW = 414012,73Hz

)

(wt

sen

V

v

o



p max 1 2 1 2

(

)

dt

t

dv

t

t

V

V

SR









max

)

cos(

5

w

wt

SR 

cos=1  máximo quando wt=0

)

1

(

5w

SR 



10

SR

f 

Considerando que o sinal de tensão aplicada seja uma senoide 

)

(

5

sen

wt

v

_o



a) Equacionamento max

)

))(

(

5

(

dt

t

wt

sen

d

SR 

b) Derivada do seno

c) Substituindo as informações na equação

s

V

f

w

SR



5



5

.

2

.



.



13

/



Então:

kHz

f

41

,

401

10

1

.

10

13

6





_



Exercício 6

13 Set 16 Aula 6 - Exercícios 10

6) Determine a frequência máxima que um amplificador operacional pode

operar um sinal senoidal sem distorcê-lo, para uma amplitude máxima de 12V, para um slew rate de (a) 0,5V/µs ; (a) 10V/µs e (a) 50V/µs. Resp: 6635Hz

Exercício 7

13 Set 16 Aula 6 - Exercícios 11

-12V +12V 1Vrms

10k

1k 50ohms

7) A folha de dados do AOP LM 741C especifica que a corrente de saída máxima (Iout máxima) é de 25mA. Assim, alguns cuidados devem ser tomados ao especificar o ganho e a carga. Pergunta-se se o circuito a seguir permite a conexão de uma carga de 50 ohms diretamente conectada à saída do AmpOp? Resp: Iout = 221mA

Fonte:

http://www.clubedaeletronica.com.br/Eletronica/P DF/Amp-OP%20I%20-%20conceitos%20basicos.pdf

Exercício 8

13 Set 16 Aula 6 - Exercícios 12

-12V +12V 1Vrms 10k 1k 50ohms beta=100 BOOSTER: reforçador de corrente

8) O circuito do exercício anterior mostra claramente que o AO será destruído, caso seja drenada uma corrente superior ao que é especificada pelo fabricante. Uma das maneiras de solucionar esta questão é adicionar um reforçador de corrente ou booster. No circuito não inversor reforçado, o AOP não mais precisa fornecer corrente à carga e sim para a base do transistor, esta será amplificada βDC vezes. Calcule a corrente de saída do AmpOp. Resp: 2,06mA

Fonte:

http://www.clubedaeletronica.com.br/Eletronica/P DF/Amp-OP%20I%20-%20conceitos%20basicos.pdf

Exercício 8 continuação

13 Set 16 Aula 6 - Exercícios 13

-12V +12V 1Vrms 10k 1k 50ohms beta=100 BOOSTER: reforçador de corrente

Exercício 9

13 Set 16 Aula 6 - Exercícios 14



2 1



1

V

V

R

R

v

_o



f



9) Deduzir a equação que calcula a tensão de saída do AmpOp diferencial. Sugestão :

a) Igualdade das correntes: i1 = i2 e entre i’1 = i’2; b) Cfe CCV : va = vb;

c) Escrever as equações pela análise nodal;

d) Obter vb em função dos resistores (R2/(R1+R2); e) Substitui a equação do item anterior e a desenvolve....

i1 i2 va vb V1 V2 i1’ i2’





R

_f

R

se

₁

v

o





V

2



V

1



Exercício 10

13 Set 16 Aula 6 - Exercícios 15

10) Com base no circuito abaixo pergunta-se: a)Qual é a topologia?

b)Qual é a intensidade da corrente Iout? 5,113mA c)Qual é a tensão de saída para gnd? 18,168V d)Se RL =500ῼ, qual é a corrente Iout? 5,113mA e)Qual é o ganho do circuito para essa formação ?18,407 f) Obtenha a equação do ganho do circuito realimentado: Af= 100 000/1+0,0543. 100 000

g) Obtenha literalmente o fator de realimentação: Sugestão: divisor de corrente

r= Iout _f/Iin = R2k7/(R2k7+R47k) 18k 2k7 RL=1k 47k A=100000 V Iin Iout 5

Fonte: Lalond, vol 2, p.92

Exercício 11) Comparador inversor regenerativo (ST)

22-Jun-16 16

Obtenha a curva de saída para o circuito em questão. R= 1k, R1=100Ω , R2=400Ω, ±Vsat= 10V

Vin tempo

V

DS

V

DI







Vsat



R R R V Vsat R R R V DI DS       2 1 1 2 1 1







Vsat



V R R R V V Vsat R R R V DI DS 2 ) 10 ( 400 100 100 2 ) 10 ( 400 100 100 2 1 1 2 1 1               

=

-2

=

+2

V VH 4

Exercício 11) Comparador inversor regenerativo (ST)

22-Jun-16 17 Vin tempo

V

DS

V

DI    Vsat V R R R V V Vsat R R R V DI DS 2 ) 10 ( 400 100 100 2 ) 10 ( 400 100 100 2 1 1 2 1 1               

=

-2

=

+2

















DS DI O

V

Vin

se

Vsat

V

Vin

se

Vsat

V

+Vsat -Vsat tempo Vin Vou t

V

DS

V

DI V VH 4

EXERCÍCIOS

13 Set 16 Aula 6 - Exercícios 18

1) Um AmpOp opera como comparador inversor regenerativo, em que R1=10k e R2=47k . Está alimentado com 15V. Admitir queda interna de 1,5V.

a. Calcule a tensão de disparo superior e inferior (+2,37V e -2,37V) b. Calcule a margem da tensão de histerese (4,74V)

c. Supondo que Vi seja uma senóide de 5Vp, desenhe a forma de onda resultante. 2) Repita o exercício anterior porém para um comparador não inversor regenerativo.

(2,87V; 5,7V)

3)O AmpOp a seguir está alimentado com  8V e a queda de tensão interna máxima é de 1V

Os resistores têm os seguintes valores: R= 10k R1=10k R2=40k.

O sinal de entrada é indicado na tela do scope .

Vin  CH1 em 2V/div Vout CH2 em 10V/div

COMPARADOR DE JANELA

(malha aberta)

22-Jun-16 ₁₉ Créditos: http://www.sabereletronica.com.br/artigos/1464-aplicaes-para-comparadore, em 22/06/15 Comparador 1: INVERSOR         Vref Vin se Vsat Vref Vin se Vsat V_O        2 2 0 seVin Vref Vref Vin se Vsat V_O         Vref Vin se Vsat Vref Vin se Vsat V_O        1 1 0 seVin Vref Vref Vin se Vsat VO Comparador 2: NÃO INVERSOR

COMPARADOR DE JANELA

(malha aberta)

22-Jun-16 ₂₀

Comparador 1: INVERSOR (Vref2)

       2 2 0 seVin Vref Vref Vin se Vsat V_O

Comparador 2: NÃO INVERSOR (Vref1)

       1 1 0 seVin Vref Vref Vin se Vsat VO

Vin

Vout

1-Enquanto Vin for menor que Vref1, Vo= 0V.

1

2-Se Vin for maior que Vref1, Vo= +Vsat. Condição que se encaixa como sendo menor que Vref2 , o que também resulta em +Vsat.

2

3-Se Vin for maior que Vref2, Vo=0V.

3

4-Se Vin for menor que Vref2 e maior que Vref1, Vo=+Vsat que coincide com a condição do AO 2 .

4

5-Se Vin for menor que Vref1, Vo=0V .

5

Vsat