Atividade

Público Eletrônica Analógica e Industrial Público ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 2 Unidade 2 Transistores de efeito de campo e amplificadores operacionais Aula 3 Circuitos básicos com amplificador operacional Software Acesso online Livre Infraestrutura Computador com acesso à Internet Recomendável velocidade de no mínimo 10 Mbs Descrição do software Multisim é um ambiente online de projeto de circuito e simulação SPICE Simulation Program With Integrated Circuit Emphasis para eletrônica analógica digital e de potência Ele utiliza um ambiente esquemático interativo para visualizar e analisar o comportamento dos circuitos eletrônicos inclusive através de gráficos representativos dos sinais elétricos Multisim pode ser acessado no endereço httpswwwmultisimcomcreate Atividade Prática Introdução Amplificadores operacionais Amp Op são CIs formado por diversos transistores e que apresentam ganhos elevados cujo valor depende da configuração das resistências conectadas nas entradas e na retroalimentação entre a saída e entrada do componente Uma das configurações amplamente utilizadas é a configuração não inversora Nela o sinal da fonte de alimentação é aplicado na entrada nãoinversora do amp op e também há um resistor R2 fazendo retroalimentação entre a saída e a entrada inversora do componente em paralelo com outro resistor R1 que é aterrado Sua simbologia é mostrada na Figura 1 Figura 1 Configuração não inversora Amp Op Fonte Wikimedia Commons Disponível em httpsenwikibooksorgwikiFileOpAmpNon InvertingAmplifiersvg Acesso em 20 mar 2023 Público Para calcular o ganho nessa configuração utilizase a fórmula Atividade proposta Circuito eletrônico com o amplificador operacional LM741 Objetivos Desenvolver e simular um circuito eletrônico com um amplificador operacional Aplicar os conceitos estudados na análise de amplificadores operacionais Analisar o funcionamento de um circuito com amplificador operacional na configuração não inversora Procedimentos para a realização da atividade Caro aluno para a realização da prática é necessário que você efetue cadastro gratuito e o login na plataforma do Multisim através do link httpswwwmultisimcom Após o acesso a plataforma desenvolva o circuito do amplificador operacional na configuração não inversora utilizando o CI LM741 conforme mostrado na Figura 2 Utilize os parâmetros indicados para cada um dos componentes elétricos presentes no circuito Figura 2 Circuito com amplificador operacional LM741 Fonte a autora Observe que a fonte de tensão na entrada não inversora do amp op é representada por V1 e que o terminal de saída no amplificador operacional é indicado por OUT Posto isso faça a simulação Público do circuito de forma a se obter um gráfico de tensão x tempo que represente a tensão na fonte V1 e a tensão de saída no terminal OUT do amp op Checklist 1 Faça login na plataforma do programa Multisim 2 Desenvolva o circuito eletrônico indicado 3 Simule o circuito 4 Obtenha os gráficos de tensão de entrada e saída no CI Estudante você deverá entregar Relatório no formato doc ou pdf contendo Imagem do circuito desenvolvido no Multisim conforme ilustrado na Figura 2 Imagem do gráfico gerado representando os sinais de tensão da fonte V1 e no terminal de saída OUT do amp op Cálculo do ganho do amplificador operacional da simulação NOME DA UNIVERSIDADE Eletrotécnica TRANSISTORES DE EFEITO DE CAMPO E AMPLIFICADORES OPERACIONAIS Eletrônica Analógica e Industrial NOME COMPLETO DO ALUNO Nome do professor Cidade UF Brasil Agosto de 2025 Sumário Introdução3 Desenvolvimento4 Simulação e Análise dos Sinais5 Conclusão6 2 Introdução Os amplificadores operacionais Amp Op são componentes eletrônicos amplamente utilizados em circuitos analógicos Algumas características como versatilidade e alto ganho permitem que sejam aplicados em diversas configurações como amplificadores não inversores inversores somadores e diferenciais desempenhando papel central em sistemas de instrumentação controle e processamento de sinais A configuração não inversora abordada nesta prática é uma das mais comuns e úteis permitindo amplificar sinais de entrada com alta impedância e ganho controlado por uma rede resistiva de realimentação Nesse arranjo o sinal é aplicado à entrada não inversora do Amp Op enquanto a entrada inversora participa de uma malha de realimentação resistiva que define o ganho do circuito Podese notar a configuração nãoinversora conforme Figura 1 em que aplicando uma simples lei de Ohm lei dos nós para cálculo das quedas de corrente nos resistores por exemplo é possível obter a relação do ganho do inversor Figura 1 Configuração nãoinversora Av1 R2 R1 Relação em que Av ganho do inversor relação entre saída Vo sobre entrada Vi Vi tensão de entrada Vo tensão de saída R2R1 resistências Nesta atividade prática foi proposto o desenvolvimento e a simulação de um circuito com amplificador operacional utilizando o componente LM741 na plataforma Multisim Online A simulação permite observar o comportamento do circuito no domínio do tempo especialmente a relação entre o sinal de entrada e a saída amplificada 3 O principal objetivo da atividade é consolidar os conhecimentos sobre o funcionamento dos amplificadores operacionais em configuração não inversora analisando a resposta do circuito simulado observando a forma de onda da saída e realizando o cálculo do ganho com base nos valores dos resistores utilizados Essa abordagem prática complementa a teoria estudada proporcionando uma melhor compreensão do comportamento real dos circuitos eletrônicos Desenvolvimento O circuito foi desenvolvido conforme ilustrado no roteiro da aula prática seguindo os seguintes passos A entrada do sinal foi conectada à entrada não inversora do LM741 A realimentação foi feita entre a saída e a entrada inversora utilizando dois resistores R1 e R2 O resistor R1 foi conectado entre a entrada inversora e o terra enquanto o resistor R2 foi conectado entre a saída e a entrada inversora O circuito foi alimentado com uma fonte de tensão contínua Vcc e Vee e um sinal senoidal foi aplicado na entrada para análise do comportamento dinâmico A Figura 2 apresenta o circuito simulado no ambiente Multisim Figura 2 Circuito com amplificador operacional LM741 em configuração não inversora 4 Simulação e Análise dos Sinais A simulação foi realizada no software Multisim com o objetivo de testar o funcionamento de um amplificador operacional não inversor configurado para apresentar um ganho de tensão igual a 10 Para isso utilizouse o amplificador operacional modelo U1 alimentado simetricamente com fontes de 12 V garantindo operação adequada em sinais alternados A entrada do circuito foi aplicada no terminal não inversor do amplificador utilizando uma fonte senoidal de amplitude eficaz 1 V pico de aproximadamente 141 V frequência de 100 Hz e fase 0 Os resistores da realimentação foram escolhidos com os seguintes valores R1 1 kΩ ligado ao terra R2 9 kΩ realimentação negativa Segundo a equação do ganho para um amplificador não inversor Av1 9k 1k 10 Conforme Figura 3 durante a simulação foram utilizados dois marcadores de tensão CH1 e CH2 para medir respectivamente a tensão de entrada Vin e a tensão de saída Vout obtendo Vin 0937 V Vout 938 V Figura 3 Formas de onda de entrada e saída no domínio do tempo 5 A presença do sinal negativo em ambos os canais indica apenas que a leitura foi feita em um instante em que o sinal senoidal está na parte negativa do ciclo e não indica inversão de fase uma vez que a topologia usada é de um amplificador não inversor O cálculo do ganho experimental foi AvV out V 938 0937 1001 Esse resultado confirma a teoria validando a correta escolha dos resistores para a configuração desejada O amplificador operou de forma linear sem indícios de saturação ou distorção dentro da faixa de alimentação fornecida 12 V Conclusão A simulação realizada no Multisim permitiu verificar de forma prática o funcionamento de um amplificador operacional configurado na topologia não inversora Utilizando resistores de 1 kΩ e 9 kΩ foi possível atingir com precisão o ganho teórico esperado de 10 vezes conforme previsto pela equação do circuito Os resultados obtidos durante a simulação mostraram excelente concordância com os cálculos teóricos a resposta do amplificador mantevese linear dentro da faixa de operação sem saturação ou distorções significativas Dessa forma concluise que o circuito se comporta conforme o esperado sendo eficiente para aplicações que exijam amplificação de sinais sem inversão de fase e com ganho definido por resistores externos A atividade também reforçou a importância da simulação na etapa de projeto e verificação de circuitos eletrônicos 6