Lista de Exercícios: Amplificadores Inversores e Ganho de Tensão

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA DEE CURSO ENGENHARIA ELÉTRICA DISCIPLINA ELETRÔNICA III PROF RAIMUNDO NONATO G ROBERT LISTA DE EXERCÍCIOS SOLUÇÃO 1 Projetar um amplificador inversor utilizando o Ampop LF157A alimentação 15 V com ganho em malha fechada 20 VV Para o circuito projetado determinar a A largura de banda em malha fechada b A frequência máxima e a amplitude do sinal de entrada para que a saída tenha amplitude de 12 Vp sabendose que a SlewRate é SR 05 Vμs c O resistor de compensação para entrada não inversora Amplificador inversor 1 1 6 1 1 1 k a 20 20 20 k 20 MHz 1 MHz 20 05 10 b 66314 kHz 2 2 12 Nesse caso 06 V c 1 k f V V f u c V máx op op inp V C f R R A A R R f f A SR f V V V A R R R R 2 Para o circuito da Figura 1 representado através do modelo linearizado para o LM741C determinar o ganho de tensão para RF 100 kΩ e R 22 kΩ Figura 1 RF 100 kΩ e R 22 kΩ Zin 2MΩ e Z0 75Ω Ad 200000 2x105 VV 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 e 0 1 1 1 1 1 1 0 2 1 1 1 0 2 ei i ei ei ei i ei f in f f in ei d d ei d d f f f d d ei ei f f V v V v v v v v v v v R R Z R R R R Z v v v A v v A v v R Z R Z R Z A v v v v R Z R Z 0 0 0 0 0 0 0 0 3 3 1 e fazendo alguns ajustes 1 e temse f in d f in f s in f in in d f in f f in f in f in f d f f s in R Z Z A R R Z R V s V R R Z R Z Z Z A R R Z R R R Z R Z R R Z R R Z A R R R V s V 0 0 0 44467 VV 1 4545 VV Erro 216 f d f f f f in ideal R R Z Z R A R R R R R R V V R UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA DEE 3 Para o circuito da Figura 2 determinar o ganho de tensão levandose em conta a razão de rejeição em modo comum Adotar parâmetros da Tabela 1 Comparar com o ganho ideal Figura 2 21 099999 2100021 ideal CMRR A A 0 0 0 0 0 0 0 1 0 5 150 00476 150 3 1 1 1 1 1 1 1 1 21 21 21 2100021 2 1 1 0 d F in d d in F d in d F e d F in A d i Id F n al R V v v v R R K v R v A V V A v v CMRR R R R v A v A R R CMRR A v R R CMRR R v R CMRR A R R v v CMRR 4 Um amplificador operacional possui internamente um ganho CC em malha aberta de 106 VV e um ganho AC em malha aberta de 40 dB em 10 KHz Estimar a freqüência de 3 dB a freqüência de ganho unitário e o ganho esperado em 1 KHz F 6 6 6 req 6 4 2 corte 6 10 VV e 40 dB 100 VV em 10 KHz 10 2 10 100 1 1 10 2 10 100 10 2 10 1 Ganho em 1 KH 0 2 rd z 1 H z 0 1 1 Hz 1 MH z s 1 u v u o v c o v c c c c o c u c v A A f A A j A j j f K j K K f A A f f 3 1 MHz 10 VV 60 dB 1 KHz fAv 5 Seja um Amplificador Operacional com Slew Rate igual a 1 Vμs SR 1 Vμs e faixa de passagem de ganho unitário igual a 1 Mhz conectado como seguidor de tensão ganho unitário Calcular o maior valor possível AMPLITUDE para o degrau UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA DEE unitário de tensão de entrada para que a forma de onda de saída ainda seja dada pela rampa exponencial Buffer com Ampop 6 max 6 Obs Buffer ganho unitário igual a 0 dB freq unitária quando ganho é igual a 1 1 1 MHz 1 10 159 mV 2 2 10 u v c u v op ip c f A f f A SR V V f 6 O amplificador da Figura 3 usa o LM308 com ganho em malha aberta igual a 250000 VV e frequência de corte igual a 12 Hz Qual a largura de banda em malha fechada para o circuito da Figura 3 Figura 3 1 5 1 2 2 5 2 Dados 100 k 10 k 25 10 VV 12 Hz 1 1 10 11 VV 25 10 12 Hz 2727 Hz 11 f c f v Const c v c c c v c c v R R A f R A R A PGB Af A f f f A A f f A 7 O amplificador da Figura 3 usa um LM741C com frequência de ganho unitário igual a 1 MHz e SR 05 Vµs Qual a largura de banda e a tensão de pico de saída sem distorção para a largura de banda determinada Adotar Rf 39 kΩ e R1 100Ω Determinar a corrente de saída do Ampop para a tensão de saída sem distorção UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA DEE 5 2 6 max 3 2 1 1 5 2 1 MHz 39 1 40 VV 100 10 10 Hz 25 KHz 40 05 10 318 V 2 2 2510 100 Ou 0025 4000 com 1 1 Então 1 101 10 0025 2501 KH u v c c v op c F o v c c c o f K A A f f A SR V f R R R A A s A s A s A s s s f f A z Para o amplificador não inversor tem se para saída max max max max max 1 318 V 00795 V 0795 mA op inp op inp inp out f out V V V V V i R R i 8 A tensão de entrada de um Ampop é um degrau de tensão A saída é uma forma de onda exponencial que varia até 025 V em 01 µs Qual a Slew Rate do Ampop 025 25 V s 01 V SR T 9 Qual a tensão de saída para o amplificador da Figura 4 quando Vin 0 Adotar os valores típicos da Tabela 1 Figura 4 1 1 1 1 0 0 0 Dados 75 K 15 K e 15 V 147 K 50 VV 1 2 20nA 50 2mV 80nA147KΩ 147KΩ 2 50 2 01176 00147 10662 mV f f CC I f f v os os P I N I N R R R R V R R R R A R I V V I R R R R V V 10 Três estágios não inversores idênticos são associados em cascata Se cada um possui ganho de 3 dB e largura de banda faixa igual a 10 kHz perguntase a Qual o ganho total da associação 3 3db 141 Configuração em cascata como ilustrado na Figura 5 i Ganho total em dB 333 9 db ii Ganho total em VV 141 141 141 141 28 VV T T A A UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA DEE Figura 5 b Qual a largura de faixa resultante 2 Freq de co 2 2 2 rte 2 2 Generalizando para cascata de ganhos idênticos Freq corte de cada est Freq corte geral to a ágio 2 1 1 1 t l n n n o o o n n c c c c c c c n A A A A 4 2 2 2 2 2 1 1 1 1 3 3 3 1 2 2 2 2 db 1 2 2 2 1 2 1 2 2 1 2 1 3 2 1 2 51 KHz Ou com 333 9 db 28 VV 141 2 1 c c c c c n n n n c c c n c c n o n c c c n A A j 2 2 8 28 2 1 2 10 n c K UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA DEE 11 Para o amplificador do exercício anterior exercício 10 obter a margem de ganho e a margem de fase O amplificador é estável 2 2 2 180 180 18 1 5 8 18 0 0 0 141 141 141 1 1 1 2 10 2 10 2 10 0 3 arctg 180 arctg 2 10 2 10 3 1732 2 10 2 1732 Krads 10882 Krads 109 10 rad o o o o o o o A j K K K j K K K 180 4 3 3 3 180 2 180 s Obter o frequência de ganho unitário para ser estável Na frequência de ganho unitário 6 25 10 rads temse a margem de fase ou 141 141 1 1 2 1 2 0 o o o u MG A j K 3 2 B 1 0 9 732 35 2 10 d 11 K K 8 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA DEE Margem de ganho e margem de fase Sistema estável não envolve o ponto 1 no mapeamento de Nyquist