Gabarito das Autoatividades - Eletrônica Analógica II - 2ª Edição

ELETRÔNICA ANALÓGICA II 2a edição 2023 Prof João Lucas de Souza Silva Profª Suzanne Emanuelle Tavares GABARITO DAS AUTOATIVIDADES 2 ELETRÔNICA ANALÓGICA II UNIDADE 1 TÓPICO 1 1 O amplificador operacional AO é um dispositivo com duas portas de entrada e uma saída representado esquematicamente con forme mostra a figura abaixo Figura Símbolo do AO Fonte a autora Nesse contexto analise as afirmativas a seguir I Quando um sinal é aplicado na entrada não inversora o sinal da saída estará em fase com a entrada II O sinal da saída estará defasado em relação à entrada quando um sinal é aplicado na entrada inversora III Se um mesmo sinal é aplicado em ambas as entradas idealmente a saída será nula Assinale a alternativa CORRETA a As sentenças I e II estão corretas b As sentenças II e III estão corretas c As sentenças I e III estão corretas d X Todas as sentenças estão corretas 3 ELETRÔNICA ANALÓGICA II 2 Os amplificadores operacionais AOs são construídos combinan do diversos estágios de amplificadores incluindo em alguns dos seus estágios amplificadores diferenciais Isso confere ao AO al gumas características bastantes úteis em circuitos eletrônicos Assinale a alternativa que contém apenas características dos AOs a X Rejeição de modo comum alta impedância de entrada baixa impedância de saída e alto ganho b Rejeição de modo comum baixa impedância de entrada alta impe dância de saída e alto ganho c Não opera em modo comum alta impedância de entrada baixa im pedância de saída e alto ganho d Rejeição de modo comum alta impedância de entrada e de saída e baixo ganho e Rejeição de modo comum alta impedância de entrada e de saída e alto ganho 3 Considere o circuito abaixo Figura Circuito com AO Fonte a autora Supondo que o ganho A seja de 100000 a intensidade da tensão na saída do circuito de amplificação será 4 ELETRÔNICA ANALÓGICA II a 475 mV b 5 V c 48 mV d X 5 V e 0 V R Como visto na Equação1 deste módulo a tensão de saída em um AO é dada por 4 Conceitue décadas e oitavas Determine também quantas dé cadas separam as frequências de 05 Hz e 50 kHz Se f2 está oito oitavas acima de f1 3 Hz determine f2 R Seja 𝑓1 05 Hz e 𝑓2 50 kHz Através da Equação 4 do livro Através da Equação 5 do livro se 𝑓2 está oito oitavas acima de 𝑓1 f2 2n f1 f2 28 3 f2 768 Hz V V 5 ELETRÔNICA ANALÓGICA II 5 Considere um AO ideal exceto pelo seu ganho em malha aberta que é igual a A 2103 O AO está sendo usado em um circuito e as tensões presentes em cada um dos seus três terminais foram me didas Use os valores medidos em cada um dos casos a seguir para calcular os valores de tensões esperados no terceiro terminal Lembrando que V1 tensão no terminal inversor V2 tensão no terminal não inversor VO tensão no terminal de saída a V2 0 V e VO 2 V R b V2 5 V e VO 10 V R 6 ELETRÔNICA ANALÓGICA II c V1 1002 V e V2 0998 V R d V1 36 V e VO 36 V R TÓPICO 2 1 É inevitável que alguma assimetria ocorra no processo de fabri cação de um amplificador operacional em um circuito integrado causando o aparecimento de um offset de tensão da ordem de mi livolts na saída Em geral quando aplicamos na entrada um sinal com um grande valor de tensão CC podemos desconsiderar essa característica Nesse contexto avalie as seguintes asserções e a relação pro posta entre elas I Os circuitos integrados de amplificadores operacionais possuem dois terminais para ajuste de offset 7 ELETRÔNICA ANALÓGICA II PORQUE II Quando é aplicado na entrada um sinal sem uma componente CC é de sejável anular o offset inerente do AO A respeito dessas asserções assinale a opção CORRETA a As asserções I e II são proposições verdadeiras mas a II não é uma justificava da I b As asserções I e II são proposições verdadeiras e a II é uma justifi cava da I c A asserção I é uma proposição falsa e a II é uma proposição verda deira d X A asserção I é uma proposição verdadeira e a II é uma proposi ção falsa e Ambas as asserções são falsas 2 Um amplificador operacional ou AO é um dispositivo eletrônico que é usado para amplificar um sinal elétrico Ele é um circuito in tegrado que é composto por vários transistores resistores e ca pacitores em um único chip Os amplificadores operacionais são amplamente utilizados em circuitos eletrônicos devido à sua ca pacidade de amplificar sinais com alta precisão Eles são usados em aplicações como amplificadores de áudio filtros conversores de sinal osciladores e muito mais Sobre as características dos AOs classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas Um amplificador operacional tem impedância de entrada muito alta Um amplificador operacional tem impedância de saída muito alta O terra virtual ocorre apenas na configuração em malha fechada com realimentação negativa Circuitos com AO configurados com realimentação negativa são utili zados em amplificação As principais características de um amplificador operacional ideal são impedância de entrada infinita impedância de saída nula e ganho de tensão infinito 8 ELETRÔNICA ANALÓGICA II Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA a V F F V V b X V F V V V c F V F F F d F F V V 3 Os amplificadores operacionais são componentes eletrônicos mui to comuns em circuitos eletrônicos Eles são dispositivos capazes de amplificar sinais elétricos e são utilizados em diversas aplica ções como em amplificadores de áudio fontes de alimentação fil tros ativos entre outros Qual das seguintes afirmações é verda deira em relação aos amplificadores operacionais e seus circuitos a Em malha aberta o ganho do amplificador operacional é controlado por realimentação negativa enquanto na malha fechada o ganho é controlado por realimentação positiva b X O curtocircuito virtual é uma técnica usada em circuitos de am plificadores operacionais para criar um ponto de referência de tensão flutuante que ajuda a reduzir o ruído eletromagnético c O terra virtual é um ponto de referência de tensão comum fisica mente conectado à terra que é usado em amplificadores operacio nais para manter a tensão de saída dentro dos limites de tensão de alimentação d Em malha aberta a saída do amplificador operacional está conecta da diretamente à sua entrada inversora enquanto na malha fecha da a saída é realimentada para a entrada não inversora e Em um amplificador operacional o curtocircuito virtual é usado para aumentar a impedância de entrada do circuito o que ajuda a reduzir a interferência eletromagnética R Na operação em malha aberta de um amplificador operacional a saída não está conectada à entrada inversora e o ganho do amplificador é deter minado apenas pelos valores dos resistores externos Na malha fechada a saída do amplificador é realimentada para a entrada inversora através de um resistor de realimentação o que ajuda a controlar o ganho e a melhorar 9 ELETRÔNICA ANALÓGICA II a estabilidade do circuito A terra virtual é um ponto de referência de ten são que não está fisicamente conectado à terra e é usada para minimizar a interferência eletromagnética Já o curtocircuito virtual é uma técnica usada para criar um ponto de referência de tensão flutuante que ajuda a reduzir o ruído eletromagnético e não é usado para aumentar a impedância de entrada do circuito 4 Um amplificador operacional possui um ganho de malha aberta de 1000 e uma frequência de corte de 15 kHz Calcule a largura de banda deste amplificador operacional R A largura de banda BW de um amplificador operacional é a faixa de frequência na qual ele é capaz de amplificar os sinais sem atenuação sig nificativa Ela pode ser calculada utilizando a fórmula BW AfC onde A é o ganho de malha aberta e fC é a frequência de corte No exercício temos que o amplificador operacional possui um ganho de malha aberta de 1000 e uma frequência de corte de 15 kHz Portanto po demos escrever BW AfC BW 100015 kHz BW 1500 kHz Assim a largura de banda deste amplificador operacional é de 1500 kHz Isso significa que ele é capaz de amplificar sinais na faixa de frequência de 0 Hz a 1500 kHz sem atenuação significativa 5 Um amplificador operacional possui uma largura de banda de 50 kHz e uma frequência de corte de 135 Hz Calcule o ganho de ma lha aberta deste amplificador operacional 10 ELETRÔNICA ANALÓGICA II R O ganho de malha aberta A de um amplificador operacional é a razão entre a saída e a entrada do amplificador operacional sem a presença de realimentação Ele pode ser calculado utilizando a fórmula onde BW é a largura de banda e fc é a frequência de corte No exercício temos que o amplificador operacional possui uma largura de banda de 50 kHz e uma frequência de corte de 135 Hz Portanto podemos escrever Assim o ganho de malha aberta deste amplificador operacional é de 37037 Isso significa que sem a presença de realimentação o amplificador ope racional é capaz de amplificar um sinal de entrada em 37037 vezes É im portante notar que este ganho é bastante elevado o que pode resultar em problemas de estabilidade e distorção do sinal Por isso é comum utilizar a realimentação para controlar o ganho e melhorar o desempenho do circuito TÓPICO 3 1 O slew rate é uma especificação importante em amplificadores operacionais Qual das alternativas abaixo descreve corretamen te o slew rate 11 ELETRÔNICA ANALÓGICA II a O slew rate é a taxa máxima de variação da tensão de entrada do amplificador operacional b O slew rate é a frequência máxima em que o amplificador operacio nal pode operar c X O slew rate é a taxa máxima de variação da tensão de saída do amplificador operacional d O slew rate é a diferença máxima de potencial que pode ser aplicada nas entradas do amplificador operacional e O slew rate é a impedância de entrada do amplificador operacional R O slew rate é uma especificação importante em amplificadores opera cionais que se refere à taxa máxima de variação da tensão de saída do amplificador operacional Em outras palavras é a velocidade máxima com que a tensão de saída do amplificador operacional pode mudar em resposta a uma variação na tensão de entrada Portanto a alternativa correta é a letra c O slew rate é a taxa máxima de variação da tensão de saída do amplificador operacional As outras alter nativas estão incorretas e não descrevem corretamente o que é o slew rate em amplificadores operacionais 2 A saturação em amplificadores operacionais é um fenômeno que ocorre quando a tensão de saída do amplificador atinge seu valor máximo Isso pode acontecer tanto em sua polarização positiva VCC como na polarização negativa VCC Quando o amplificador opera em saturação sua resposta se torna não linear o que pode levar a distorção no sinal de saída Considere as afirmações abaixo e classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas A saturação ocorre apenas na polarização positiva do amplificador operacional A saturação pode levar a distorção no sinal de saída do amplificador operacional A saturação ocorre quando a tensão de entrada do amplificador atinge seu valor máximo 12 ELETRÔNICA ANALÓGICA II A saturação ocorre quando a tensão de saída do amplificador atinge seu valor máximo O amplificador operacional não pode funcionar corretamente em satu ração Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA a F V F V V b F V V V V c X F V F V F d V V F V F e V V F V V R Falso A saturação pode ocorrer tanto na polarização positiva quanto na polarização negativa do amplificador operacional Verdadeiro A saturação pode levar a distorção no sinal de saída do ampli ficador operacional uma vez que sua resposta se torna não linear Falso A saturação ocorre quando a tensão de saída do amplificador atinge seu valor máximo e não a tensão de entrada Verdadeiro A saturação ocorre quando a tensão de saída do amplificador atinge seu valor máximo o que torna a resposta do amplificador não linear Falso Embora o amplificador operacional possa operar em saturação sua resposta não linear pode levar a distorção no sinal de saída Portanto as respostas corretas são 2 4 As afirmações 1 3 e 5 são falsas 3 Os amplificadores operacionais são dispositivos eletrônicos que possuem diversas aplicações em circuitos analógicos e digitais Um dos parâmetros importantes para avaliar a resposta transitória de um amplificador operacional é o rise time O rise time é definido como o tempo necessário para que a saída do amplificador opere com 90 do seu valor final após uma mudança de nível na entrada Considere as afirmações abaixo e classifique V para as sentenças verdadeiras e F para as falsas 13 ELETRÔNICA ANALÓGICA II I O rise time é definido como o tempo necessário para que a saída do amplificador opere com 50 do seu valor final após uma mudança de nível na entrada II O rise time é um parâmetro importante para avaliar a resposta transi tória de um amplificador operacional III O rise time mede o ganho de um amplificador operacional IV O rise time é independente da largura de banda do amplificador opera cional V Um amplificador operacional com menor rise time tem uma resposta transitória mais rápida Agora assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA a Apenas a afirmação I está correta b Apenas a afirmação II está correta c Apenas a afirmação III está correta d Apenas a afirmação V está correta e X Apenas as afirmações II e V estão corretas R Falso O rise time é definido como o tempo necessário para que a saída do amplificador opere com 90 do seu valor final após uma mudança de nível na entrada Verdadeiro O rise time é um parâmetro importante para avaliar a resposta transitória de um amplificador operacional Falso O rise time não mede o ganho de um amplificador operacional Ele mede o tempo necessário para que a saída atinja 90 do seu valor final após uma mudança na entrada Falso O rise time está diretamente relacionado à largura de banda do am plificador operacional Verdadeiro Um amplificador operacional com menor rise time tem uma resposta transitória mais rápida Portanto a alternativa correta é a letra e Apenas a afirmação 2 e a afirma ção 5 estão corretas As afirmações 1 3 e 4 estão incorretas 14 ELETRÔNICA ANALÓGICA II 4 A tensão de entrada de um AO é um grande degrau de tensão A saída é uma forma de onda exponencial que varia até 025V em 01μs Qual o slew rate do AO R De acordo com a Equação 18 Considerando os valores apresentados pelo exercício 5 A largura de banda também conhecida como BW do inglês ban dwidth é um parâmetro fundamental em amplificadores opera cionais pois indica a frequência máxima que pode ser amplifica da pelo dispositivo A largura de banda é definida como a faixa de frequência em que a resposta em frequência do amplificador ope racional é maior que 707 do ganho máximo também conhecido como ganho de malha aberta Para calcular a largura de banda é necessário conhecer o ganho do amplificador em malha aberta e a frequência de corte que é a frequência na qual a resposta em frequência cai 3dB em relação ao ganho máximo O CI LF411A tem um slew rate de 15 Vµs Qual a largura de banda de potência para uma tensão de pico de saída de 10 V R De acordo com a Equação 19 SR 2πfVP Considerando os valores fornecidos pelo exercício 15 ELETRÔNICA ANALÓGICA II Solução 2387 kHz 6 A largura de banda e o slew rate são dois parâmetros importantes em amplificadores operacionais A largura de banda é a faixa de frequência na qual o AO pode amplificar um sinal com ganho cons tante enquanto o slew rate é a taxa máxima na qual o AO pode mu dar sua saída em resposta a uma variação em sua entrada O slew rate é uma limitação física do AO e é influenciado pela capa cidade de sua saída para fornecer a corrente necessária para car regar ou descarregar rapidamente o circuito capacitivo na carga Calcule a largura de banda de potência de um AO de alta velocidade cujo SR é de 70 Vµs quando a variação da tensão de saída é de 20 VPP R De acordo com a Equação 19 SR 2πfVP Considerando os valores fornecidos pelo exercício e se VPP 20 V VP 10 V Solução 11 kHz 16 ELETRÔNICA ANALÓGICA II UNIDADE 2 TÓPICO 1 1 Um amplificador operacional é um amplificador de ganho muito alto com uma impedância de entrada muito alta normalmente al guns megaohms e uma baixa impedância de saída menor do que 100 Ω O circuito básico é construído utilizandose um amplifica dor diferencial com duas entradas positiva e negativa e ao me nos uma saída Fonte BOYLESTAD R NASHELSKY L Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos 11 ed São Paulo Pearson 2013 Com base no dispositivo discutido no texto marque a alternativa CORRETA a É possível realizar a construção de um amplificador operacional com entrada inversora somente com diodos e resistores b X O circuito de um amplificador operacional é formado por duas entradas positiva e negativa e ao menos uma saída c A entrada positiva é capaz de produzir uma saída que está em fora de fase com o sinal aplicado d Um circuito com amplificadores operacionais não poderá ser cons truído com MOSFET já que eles não tem função de ampliar sinais 2 O amplificador operacional 741 é bastante utilizado na indústria Sua utilização típica é mostrada na figura a seguir 17 ELETRÔNICA ANALÓGICA II Fonte httpswwwticomlitdssymlinklm741pdf Acesso em 15 mar 2023 Com base no amplificador mostrado anteriormente considere as sentenças I O amplificador da Figura é um amplificador operacional na configuração nãoinversora II A corrente que passa por R1 vale 15 A se a tensão Vinput for 25 V e R1 10 Ω III O ganho desse amplificador é 35 se R1 for 10 Ω e R2 for 25 Ω Assinale a alternativa CORRETA a As sentenças I e II estão corretas b Somente a sentença II está correta c X As sentenças I e III estão corretas d Somente a sentença III está correta e Todas estão corretas 3 Sobre o amplificador inversor considere as sentenças É possível encontrar o ganho do amplificador inversor dividindo a soma da resistência conectada no terminal inversor R1 e a resistência da realimentação R2 por R1 18 ELETRÔNICA ANALÓGICA II O que difere também o amplificador operacional inversor do nãoinver sor é a impedância na entrada A Tensão de saída amplificada poderá ficar defasada de 180 à de en trada Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA a V F F b V F V c F V F d X F F V 4 Um projetista deseja calcular o ganho que está no limite para ocorrer a distorção na saída tensão sabendose que o slew rate é de 10 Vus e a frequência máxima suportada é de 80 kHz para um sinal senoidal A tensão de entrada é de 15 V Qual ganho o pro jetista deverá indicar considerando um amplificador operacional nãoinversor R A equação da frequência máxima nesse caso é E podemos considerar o ganho como Ou Substituindo o valor de Vo na equação de fc temse 19 ELETRÔNICA ANALÓGICA II Ou Substituindo os valores Ou seja o ganho de 1327 irá trabalhar no valor limite de frequência para não ocorrer distorção no sinal para uma entrada de 15 V e frequência máxima de 80 kHz 5 Um projetista tem a necessidade de construir um circuito com um sinal de entrada de 5 V e saída 10 V a Qual tipo de circuito com amplificador o projetista deverá utilizar b Qual valor dos resis tores desenhar o circuito completo R a Para essa aplicação como o projetista deseja defasar o sinal o circuito com amplificador escolhido deverá ser o inversor b Como o ganho é 2 vezes o sinal de entrada o primeiro objetivo é encon trar a tensão de saída assim Posteriormente para escolher as resistências podemos fixar o valor de uma delas e achar a outra Por exemplo vamos considerar R1 10 k Ω 20 ELETRÔNICA ANALÓGICA II Logo temos como circuito TÓPICO 2 1 O amp op inversor com realimentação negativa possui ganho de tensão estável que pode ser projetado conforme a aplicação exi gir A existência do terra virtual permite que mais de um sinal seja aplicado a entrada inversora do amplificador Fonte httpseletronicagaragemblogspot com201704amplificadoroperacional amplificadorhtml Acesso em 11 abr 2023 Com base no texto marque a alternativa CORRETA a X O texto trata do circuito amplificador operacional como so mador inversor b O texto trata do circuito amplificador operacional como somador nãoinversor c O texto trata do circuito amplificador operacional como buffer 21 ELETRÔNICA ANALÓGICA II d O texto trata do circuito amplificador operacional como comparador 2 Este circuito saiu na Radio Electronics de maio de 1989 A revis ta não mais existe mas o circuito é atual Neste circuito temos um reforçador de saída com um ganho unitário para o 741 A fonte deve ser simétrica de 5 a 12 V e a entrada é para sinais DC numa configuração não inversora As tensões de entrada e sua soma não devem ultrapassar as tensões de alimentação Fonte newtoncbragacombrindexphpbanco circuitos151amplificadoresoperacionaise comparadores5992cir1058html Fonte newtoncbragacombrindexphpbancocircuitos151amplificadoresoperacionaise comparadores5992cir1058html Acesso em 11 abr 2023 Com base no amplificador mostrado considere as sentenças I O amplificador da Figura é um amplificador operacional na configuração somador nãoinversor II Se as tensões de entrada são todas de 3 V o resistor R4 poderá ter o valor de 200 k Ω III No caso da Figura Vout V1V2V3 só é válido pois R1 R2 R3 e R4 são de mesmo valor 22 ELETRÔNICA ANALÓGICA II Assinale a alternativa CORRETA a As sentenças I e II estão corretas b Somente a sentença II está correta c As sentenças I e III estão corretas d X Somente a sentença III está correta e Todas estão corretas 3 O amplificador operacional do tipo seguidor de tensão ou buffer é um circuito constituído para possuir um ganho unitário e isolar estágios de circuitos Sobre o amplificador como buffer considere as sentenças Em amplificadores buffer na prática é sempre recomendável alocar resistências na entrada e realimentação É importante verificar a temperatura suportada do amplificador que opera como buffer O buffer nada mais é do que um amplificador operacional nãoinversor com R1 infinito entrada do amplificador e Rf com valor zero saída do amplificador Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA a V F F b V F V c F V F d X V V V 4 Um projetista deseja elaborar um circuito capaz de somar quatro fontes de 1 V e retornar na saída do circuito um sinal duas vezes maior que a soma e invertido Qual tipo de circuito ele deve utili zar e qual os valores dos componentes passivos do projeto R Para o cálculo desse circuito podemos considerar a equação e circuito de um amplificador somador inversor 23 ELETRÔNICA ANALÓGICA II Primeiro vamos colocar em evidência as tensões de entrada V1 V2 V3 Vi já que elas têm o mesmo valor e isso permite deixar em evidência o termo Vi Dessa forma Como o valor desejado de Vo é 4 V Temos Atribuindo agora um valor padrão para R1 R2 R3 e R4 podemos encontrar o valor de Rf Vamos considerar 1 k Ω para facilitar o projeto Ou seja todos os resistores serão de 1 k Ω 5 Considere que um amplificador operacional em um circuito sub trator possui todos os resistores iguais com exceção da reali mentação que o resistor vale duas vezes o valor de um dos outros resistores o sinal de entrada é de 1V entrada inversora e ten são de saída são 8 V Nesse caso qual o valor aplicado na entrada nãoinversora 24 ELETRÔNICA ANALÓGICA II R Para resolução podemos aplicar a equação 13 Depois podemos substituir os valores fornecidos na questão e considerar todos os resistores iguais a R sendo o da realimentação 2 R Assim o projetista deverá inserir na entrada nãoinversora uma fonte de 4 V 25 ELETRÔNICA ANALÓGICA II TÓPICO 3 1 Existem componentes que se tornam tão populares que mes mo com o avanço da eletrônica criando novas tecnologias novos equivalentes com melhor desempenho não deixam de ser usados Na verdade são componentes que vendem bilhões de unidades todos os anos podendo ser usados numa infinidade de aplica ções Um desses componentes é o amplificador operacional 741 ao qual dedicamos este importante artigo de finalidade didática e também informativa Antes dos modernos microprocessadores e microcontroladores digitais estarem disponíveis as aplicações que executavam cálculos como os computadores usavam circui tos puramente analógicos Estes circuitos diferentemente dos circuitos digitais que conhecemos que trabalham com apenas dois níveis de sinais operam com uma faixa contínua de valores que representavam as grandezas que entravam no processo de cálculo Ou seja havia uma analogia entre as grandezas físicas ou matemáticas e as grandezas elétricas daí serem denominados circuitos computadores analógicos Fonte newtoncbragacombrindexphpcomo funciona15404conhecaoamplificador operacional741parte1art1725html Acesso em 11 abr 2023 Sobre o 741 considerar as alternativas e marcar a CORRETA a X No 741 a entrada 2 é a entrada inversora e é importante con siderar as impedâncias de entrada e saída em determinados projetos b No 741 a entrada 1 é a entrada inversora e é importante considerar as impedâncias de entrada e saída em determinados projetos c No 741 a entrada 2 é a entrada inversora e a entrada 1 é a não inversora d No 741 a entrada 1 é a entrada inversora e a entrada 2 é a não inversora 26 ELETRÔNICA ANALÓGICA II 2 A simulação de circuitos eletrônicos é essencial para um projeto Pois fornece meios para observar o comportamento do circuito calculado Sobre simulações de circuitos considere os seguintes itens I Amplificadores Operacionais reais não podem ser simulados em simu ladores já que são componentes reais e não ideais II Em qualquer simulador deve ser observado suas limitações pois por exemplo existe tempo step de simulações e componentes que não tem característica real as vezes III O tempo step que um sinal é analisado em simulação não importa na maioria das vezes Assinale a alternativa CORRETA a As sentenças I e II estão corretas b X Somente a sentença II está correta c As sentenças I e III estão corretas d Somente a sentença III está correta 3 Sobre o amplificador somador considere as seguintes afirmações É possível a construção do circuito comentado no texto com amplifi cador operacional 741 Um amplificador operacional somador real foi projetado para ter uma saída de 1097 V sua alimentação foi de 9 V nos terminais positivo e negativo devido a fonte existente em bancada Com esse valor a saída que era para ser 1097 V ficará limitada em 9 V Um amplificador somador que tem uma saída limitada em 5 V porém o usuário deseja expandir para 12 V não pode utilizar um novo amplifica dor associado pois existe a chances de gerar ruídos Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA a V F F b X V V F c F V F d F F V 27 ELETRÔNICA ANALÓGICA II 4 Sabendose que o amplificador operacional 741 possui o slew ra tio de 05Vμs e frequência de ganho unitário 1 MHz Se a entrada do amplificador é um sinal senoidal de 2 Vpp picoapico com frequência de 500 kHz qual é a tensão de pico máxima que pode ser observada na saída do amplificador R Para um sinal senoidal de 2 Vpp com frequência de 500 kHz a amplitude máxima do sinal é de 1 Vp pico A taxa de variação máxima da saída do amplificador é dada pelo slew rate que é de 05 Vμs Isso significa que a saída do amplificador pode variar em até 05 V por microssegundo Para essa questão vamos relacionar o conhecimento dos dados do amplificador real 741 com a equação 10 da unidade I Sendo Substituindo os valores Organizando a equação anterior temos que A conclusão é que para um amplificador operacional 741 com um slew rate de 05 Vμs e uma frequência de ganho unitário de 1 MHz a tensão de pico máxima que pode ser observada na saída do amplificador para um sinal senoidal de entrada de 2 Vpp e frequência de 500 kHz é de 016 Vp ou aproximadamente 032 Vpp Isso significa que se a saída do amplificador tentar variar mais do que essa quantidade ocorrerá distorção no sinal 5 Projetar um circuito de múltiplos estágios com dois amplificado res inversores sendo o primeiro com entrada de tensão de 2 V e saída 5 V Já para o segundo a saída de tensão deverá ser 65 V 016 V 28 ELETRÔNICA ANALÓGICA II considerar os resistores das entradas inversores em ambos os estágios 1 kΩ ou seja R1 R2 1kΩ Calcular os resistores da re alimentação R Para essa questão podemos considerar o circuito a seguir O primeiro passo é calcular o Rf1 Rf1 25 kΩ Para Rf2 podemos aplicar a mesma equação Rf2 13 kΩ Assim os resistores utilizados no projeto nas realimentações são Rf1 25 kΩ e Rf2 13 kΩ 29 ELETRÔNICA ANALÓGICA II UNIDADE 3 TÓPICO 1 1 Se a resistência de entrada no terminal de inversão for substi tuída por um capacitor uma Rede RC foi estabelecida através do caminho de feedback negativo dos amplificadores operacionais Este tipo de configuração de circuito ajuda a implementar a dife renciação da tensão de entrada e esta configuração de circuito amplificador operacional é conhecida como circuito diferencia dor com amplificador operacional Um amplificador operacional diferenciador funciona basicamente como um filtro passaalta e a amplitude da tensão de saída produzida pelo diferenciador é proporcional à mudança da tensão de entrada aplicada Fonte httpsbitly3MSeHUT Acesso em 12 abr 2023 Com base no dispositivo discutido no texto e sabendo que os filtros passaaltas são filtros que deixam passar sinais que estejam acima de uma certa frequência marque a alternativa CORRETA a Na prática é possível aplicar o circuito comentado sem preocupação com valor da frequência inserida b X Devese tomar cuidado para o valor limite de frequência inserido c Devese tomar cuidado com o menor valor limite de frequência inse rido pois este poderá saturar o amplificador d Na prática é necessário adicionar outros capacitores no amplificador para evitar mudança de frequência do sinal e controlar o ganho 2 O amplificador operacional 741 é bastante utilizado na indústria Sua utilização típica é mostrada na figura a seguir 30 ELETRÔNICA ANALÓGICA II Com base no amplificador mostrado considere as sentenças I Não é possível construir um circuito diferenciador com o amplificador 741 II É possível trocar o resistor R2 por um capacitor para construir um am plificador diferenciador III É possível trocar o resistor R1 por um capacitor para construir um am plificador diferenciador Assinale a alternativa CORRETA a As sentenças I e II estão corretas b Somente a sentença II está correta c As sentenças I e III estão corretas d X Somente a sentença III está correta e Todas estão corretas 3 Um caminho de realimentação em um ampop foi feito através de um capacitor com uma resistência criando um circuito RC en tre o terminal negativo e saída do amplificador operacional Essa configuração de circuito auxilia na implementação de operação matemática Fonte httpsptlambdageekscomrich discussionintegratoranddifferentiator Acesso em 12 abr 2023 Fonte httpswwwticomlitdssymlinklm741pdf Acesso em 12 abr 2023 31 ELETRÔNICA ANALÓGICA II Sobre o circuito citado anteriormente considere as sentenças O circuito anterior é um amplificador atuando como integrador O circuito anterior é um amplificador atuando como diferenciador No circuito comentado na montagem prática poderá acontecer do ganho não ficar estável em baixa frequência Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA a V F F b F F V c F V F d X V F V 4 Considerando um amplificador operacional como diferenciador com capacitor de 01 uF R1 220Ω e R2 22 kΩ qual seria a fre quência de corte Comentar os efeitos da frequência de corte R Para cálculo podemos utilizar a equação a 15 Dessa forma para sinais variando acima de 7238kHz o circuito não irá am plificar o sinal Na prática para valores próximos a essa frequência o sinal terá ganhos menores do máximo projetado e acima da frequência de cor te o sinal em vez de amplificar será atenuado Dependendo da frequência inserida o circuito poderá atuar como amplifi cador operacional inversor se a frequência ultrapassar o limite calculado 5 Na prática o amplificador operacional seja como diferenciador ou como integrador possuem problemas de acordo com a frequência aplicada Dissertar sobre isso e possíveis soluções 32 ELETRÔNICA ANALÓGICA II R Integrador devido ao capacitor na entrada que naturalmente já pode ser considerado como um filtro passivo em baixas frequências o sinal na entrada do amplificador irá variar pouco ou ser quase constante devido a tensão no terminal do capacitor Levando a saída do sistema se comportar como um inversor Uma solução simples é adicionar um resistor em para lelo ao capacitor Diferenciador devido ao capacitor ser o elemento que divide a resistência de realimentação o ganho é proporcional a frequência no qual para maio res frequências do sinal maior será o ganho Ou seja frequências maiores que um determinado valor pode levar o amplificador a saturar Para evitar isso podemos acrescentar dois resistores um em cada entrada do circuito Pois irão limitar o ganho em malha fechada do ampop Já para o integrador o efeito é contrário o mesmo tem problemas em baixa frequência E para solucionar temos que adicionar um resistor em paralelo ao capacitor e é recomendável na montagem prática um resistor na entra da nãoinversora também TÓPICO 2 1 Os circuitos comparadores são uma topologia de circuitos não lineares com amplificadores operacionais ou seja a saída não é uma operação linear de uma entrada Basicamente temos dois tipos de circuitos comparadores o comparador inversor e o com parador não inversor Fonte httpsbitly3mzqm0h Acesso em 12 abr 2023 Com base no texto marque a alternativa CORRETA a Circuitos comparadores geralmente apresentam realimentação ne gativa com a tensão de referência na entrada não inversora b Circuitos comparadores geralmente apresentam realimentação po sitiva com a tensão de referência na entrada inversora 33 ELETRÔNICA ANALÓGICA II c X Circuito comparador nãoinversor com referência de tensão zero quando a tensão de entrada for maior que zero o sinal na saída é o da alimentação positiva d Circuito comparador inversor com referência de tensão zero quan do a tensão de entrada for maior que zero o sinal na saída é o da alimentação positiva 2 Muitos projetistas acham que amplificadores e operacionais são semelhantes e que podem ser usados nas mesmas aplicações sem maiores problemas Até mesmo o símbolo destes componen tes é o mesmo mas é justamente a partir daí que as confusões co meçam Amplificadores Operacionais são iguais mas só que dife rentes usando uma frase que costumo empregar com frequência na redação da Revista Saber Eletrônica para indicar coisas que se parecem nas que no fundo são bastante diferentes Veja nes te artigo baseado em material da TEXAS INSTRUMENTS porque os projetistas não devem confundir Amplificadores Operacionais com Comparadores de Tensão Amplificadores operacionais e comparadores de tensão são usados numa ampla série de circui tos modernos como por exemplo na aquisição de dados e contro le interfaceando microcontroladores e DSPs Desta forma a im portância destes circuitos relativamente simples não deve ser desprezada e um descuido na escolha da configuração ou do tipo correto pode comprometer projetos relevantes de uma forma que muitos dos leitores não imaginam Fonte httpsbitly41Bb0Y0 Acesso em 12 abr 2023 Com base em amplificadores operacionais e comparadores consi dere as sentenças I Sempre devemos estudar bem o modelo do amplificador operacional real antes de qualquer aplicação devido limitações em certas configurações II Não existem problemas em adaptar um amplificador operacional para uma utilidade não indicada no data sheet 34 ELETRÔNICA ANALÓGICA II III Um comparador Schmitt trigger é um circuito eletrônico que compara um sinal de entrada com um valor de referência e produz um sinal de saída que muda de estado quando o sinal de entrada atravessa um determinado limite Assinale a alternativa CORRETA a As sentenças I e II estão corretas b Somente a sentença II está correta c X As sentenças I e III estão corretas d Somente a sentença III está correta e Todas estão corretas 3 O circuito CI 555 é um Circuito Integrado que foi desenvolvido originalmente para servir como um oscilador e timer com um uso geral Ele foi criado pelo engenheiro Hans Camenzind em 1970 e mesmo passados 50 anos da sua criação pouco se mudou na composição deste circuito Existem teorias dizendo que a sua identificação como 555 é feita por causa do divisor de tensão in terno que ele possui que tem três resistores com 5000 Ohms cada Devido à grande versatilidade deste componente foram e ainda são criadas incontáveis aplicações para o mesmo Fonte httpsbitly3mL3ZVt Acesso em 12 abr 2023 Sobre temporizador 555 verificar as alternativas O CI 555 é composto por três comparadores de tensão um flipflop RS um amplificador de saída e uma rede de resistores e capacitores Foi projetado para operar com uma fonte de alimentação de 5 a 18VDC e pode fornecer uma corrente de saída de até 200mA Tem custo relativamente baixo Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA a V F F b V F V c F V F d X F V V 35 ELETRÔNICA ANALÓGICA II 4 O funcionamento do temporizador 555 é baseado em três modos de operação modo monoestável modo astável e modo biestável Dissertar sobre os modos de operação R Os modos diferenciam na produção dos pulsos No modo monoestável o temporizador 555 é configurado para produzir um pulso de saída de duração fixa quando é acionado por um sinal de entrada O tempo de duração do pulso de saída é determinado por um resistor e um capacitor conectados ao CI No modo astável o temporizador 555 é configurado para produzir um sinal de saída que oscila entre dois estados alto e baixo em uma frequência determinada por um resistor e um capacitor conectados ao CI No modo biestável o temporizador 555 é configurado para produzir um si nal de saída que permanece em um estado alto ou baixo dependendo do estado do pino de entrada pino 2 Quando o pino de entrada é baixo o sinal de saída permanece em um estado alto e quando o pino de entrada é alto o sinal de saída permanece em um estado baixo 5 O circuito CI 555 é um Circuito Integrado que foi desenvolvido originalmente para servir como um oscilador e timer com um uso geral Ele foi criado pelo engenheiro Hans Camenzind em 1970 e mesmo passados 50 anos da sua criação pouco se mudou na composição deste circuito Existem teorias dizendo que a sua identificação como 555 é feita por causa do divisor de tensão in terno que ele possui que tem três resistores com 5000 Ohms cada Devido à grande versatilidade deste componente foram e ainda são criadas incontáveis aplicações para o mesmo Fonte httpswwwmundodaeletricacombr ci555aplicacoescaracteristicas Acesso em 12 abr 2023 Quais as vantagens e desvantagens no uso do CI 555 36 ELETRÔNICA ANALÓGICA II R Vantagens Disponibilidade o temporizador 555 é um componente eletrônico muito comum e fácil de encontrar Baixo custo o temporizador 555 é um circuito integrado simples e de baixo custo tornandoo acessível para uso em muitas aplicações ele trônicas Versatilidade o temporizador 555 pode ser usado em muitas aplicações diferentes como temporizadores osciladores geradores de tom etc Desvantagens Limitado em alta frequência o temporizador 555 não é adequado para aplicações de alta frequência pois sua taxa máxima de operação é rela tivamente baixa em comparação com a tecnologia atual Precisão em comparação com as tecnologias atuais a precisão do tem porizador 555 pode ser limitada o que pode ser um problema em algu mas aplicações eletrônicas Consumo de energia o consumo de energia do temporizador 555 é re lativamente alto em comparação com as tecnologias atuais o que pode ser um problema em aplicações de baixo consumo de energia TÓPICO 3 1 Sobre Filtros Passivos e Ativos considere as seguintes alternati vas e marque a CORRETA a X A diferença principal entre filtros passivos e ativos é a exis tência de elementos como amplificador no filtro ativo b A diferença principal entre filtros passivos e ativos é a existência do amplificador no filtro passivo c A diferença principal entre filtros passivos e ativos é a existência de resistores no filtro ativo d A diferença principal entre filtros passivos e ativos é a existência de resistores no filtro passivo 37 ELETRÔNICA ANALÓGICA II 2 Um filtro passivo é composto por componentes passivos ou seja que não necessitam de alimentação para operarem Um filtro ativo ao contrário possui componentes ativos que necessitam de ali mentação por exemplo amplificadores operacionais e passivos Os filtros passivos comumente são usados após o amplificador an tes dos altofalantes Os filtros ativos são utilizados antes do am plificador ou seja entre a geração do sinal e o amplificador Fonte httpsbitly41AqriT Acesso em 12 abr 2023 Sobre filtros considere os seguintes itens I Os filtros ativos passabaixas são projetados para atenuar as frequên cias acima de uma determinada frequência de corte e permitir a passa gem de frequências abaixo dessa frequência II Os filtros ativos passabaixas são projetados para atenuar as frequên cias abaixo de uma determinada frequência de corte e permitir a pas sagem de frequências acima dessa frequência III Um filtro passivo é composto componentes passivos como resistores capacitores e indutores e poderá ser adicionado um amplificador Assinale a alternativa CORRETA a As sentenças I e II estão corretas b X Somente a sentença I está correta c As sentenças I e III estão corretas d Somente a sentença III está correta 3 O dimensionamento e projeto de circuitos é fundamental para garantir o funcionamento adequado de sistemas eletrônicos e elétricos Esses processos envolvem a escolha dos componentes corretos e a determinação dos parâmetros de operação levando em consideração as especificações de desempenho limitações físicas ambientais e econômicas O processo de dimensionamen to e projeto de circuitos é crucial para garantir a segurança dos usuários e do equipamento além de prevenir falhas que possam causar danos ou acidentes Por exemplo em um circuito elétri co a escolha de um fio com diâmetro muito pequeno pode causar 38 ELETRÔNICA ANALÓGICA II superaquecimento e até incêndios Da mesma forma a escolha de componentes inadequados pode levar a falhas prematuras ou perda de desempenho Além disso um bom projeto de circuitos também pode ajudar a reduzir custos e aumentar a eficiência do sistema Ao escolher componentes com o desempenho ideal para cada aplicação é possível reduzir o desperdício de energia e me lhorar a eficiência energética do sistema Fonte httpschatopenaicomchat Acesso em 12 abr 2023 Sabendose da importância de projetar bem um circuito disserte sobre os passos de um projeto de filtro ativo R Para calcular um filtro ativo com amplificadores operacionais opamps é necessário seguir os passos Passo 1 Escolha o tipo de filtro que você precisa para a sua aplicação pas sabaixas passaaltas passafaixas ou rejeitafaixas Passo 2 Determine as características do filtro como a frequência de corte a largura de faixa ou a faixa de rejeição dependendo do tipo de filtro selecionado Passo 3 Escolha o amplificador operacional que será usado no filtro A es colha do amplificador dependerá das especificações do filtro incluindo a impedância de entrada e saída a faixa de ganho a largura de faixa e a cor rente de polarização É importante escolher um amplificador que seja capaz de lidar com as características do filtro desejado Passo 4 Determine os valores dos componentes passivos como resisto res e capacitores que serão usados no filtro Isso envolve cálculos usando equaçãos matemáticas para determinar a impedância a frequência de cor te e outros parâmetros do filtro Passo 5 Desenhe o circuito do filtro usando o amplificador e os componen tes passivos Certifiquese de seguir as diretrizes de projeto e considerar a polaridade e a posição dos componentes Passo 6 Teste o filtro em uma configuração de protótipo Isso envolve a construção do circuito e a realização de testes para verificar se ele atende às especificações do filtro 39 ELETRÔNICA ANALÓGICA II 5 Os filtros ativos passam altas são circuitos eletrônicos proje tados para atenuar as frequências abaixo de uma determinada frequência de corte e permitir a passagem de frequências aci ma dessa frequência Eles são amplamente utilizados em aplica ções de áudio e eletrônica para remover ruídos de linha elétrica e outras interferências de frequência baixa A problemática en volvendo os filtros ativos é que os passaaltas também possuem efeitos negativos em circuitos Comente os possíveis problemas que um circuito pode ter quando se tem um filtro passaaltas R Pegando um circuito de amplificação de áudio como exemplo ao filtrar frequências baixas se houve no sinal ruído dentro no espectro de frequ ência do sinal desejado o filtro passaalta irá amplificar o ruído Os filtros ativos passam altas podem introduzir um atraso de fase no sinal de saída o que pode ser indesejável em algumas aplicações Além disso os filtros passaaltas podem aumentar o nível de ruído em frequências mais altas