Laboratório

Universidade do Vale do Rio dos Sinos UNISINOS Engenharia Elétrica Engenharia Eletrônica Engenharia de Controle e Automação Processamento Analógico de Sinais Filtros Ativos e Condicionamento de Sinais Prof Rubem S Dreger 3 9 Represente graficamente a resposta em amplitude deste circuito observe os valores dos componentes envolvidos e identifique as zonas do gráfico em que O circuito pode ser considerado equivalente a um amplificador inversor O circuito tem as características de um integrador com perdas 10 Implemente o circuito mostrado na figura 10 Após calcule a frequência de corte Anote 1 2 fc RC fc Figura 10 circuito diferenciador 11 Ajuste o gerador de funções na frequência de 10kHz senoidal e aplique na entrada do circuito Ajuste a amplitude do gerador de modo que na saída tenhamos 1Vpico Alimente o circuito com 12V 12 Reduza a frequência do sinal de entrada até que na saída tenhamos uma tensão próxima de 0707Vp 3dB Esta é a frequência de corte do circuito Abaixo dessa frequência o circuito passa a se comportar como um diferenciador Universidade do Vale do Rio dos Sinos UNISINOS Engenharia Elétrica Engenharia Eletrônica Engenharia de Controle e Automação Processamento Analógico de Sinais Filtros Ativos e Condicionamento de Sinais Prof Rubem S Dreger 4 13 Compare o valor medido da frequência de corte e o valor teórico esperado Anote na tabela a seguir Frequência de corte fc Calculado Medido 14 verifique a operação deste circuito em três situações verifique e registre as formas de onda de saída a Tensão de entrada triangular 1VPP na frequência de corte b Tensão de entrada triangular 1VPP uma década acima da frequência de corte c Tensão de entrada triangular 1VPP uma década abaixo da frequência de corte 15 Represente graficamente a resposta em amplitude deste circuito e identifique as zonas do gráfico em que O circuito pode ser considerado equivalente a um amplificador inversor O circuito tem as características de um diferenciador OBSERVAÇÃO Para cinco pontos do gráfico utilize as frequências fC 2 fC 10 fC fC2 e fC10 onde fc é a frequência de corte do circuito Universidade do Vale do Rio dos Sinos UNISINOS Escola Politécnica Engenharia Elétrica Engenharia Eletrônica Engenharia da Computação Engenharia de Controle e Automação Condicionamento de Sinais Analógicos Prof Rubem S Dreger Escola Politécnica Configurações básicas de AmpOps 1 MEDIDAS NO CIRCUITO INVERSOR E NÃO INVERSOR INVERSOR Responda cada item na sequência que aparecer A figura 4 mostra os pinos de ligação de um CI LM741 que é compatível pino a pino com o LF351 Figura 5 identificação dos pinos de ligação do CI 741 e 351 Monte o circuito da figura 6 Para todas as montagens R11kΩ R210kΩ e alimentação 12V observe com atenção os terminais do CI 741 1 Aplique um sinal de entrada vi dado por 100sen2000t mV 2 Com o osciloscópio meça o sinal de saída vo Calcule o ganho do circuito lebre que A vovi e compare com o valor teórico esperado Observe a fase Comente Universidade do Vale do Rio dos Sinos UNISINOS Escola Politécnica Engenharia Elétrica Engenharia Eletrônica Engenharia da Computação Engenharia de Controle e Automação Condicionamento de Sinais Analógicos Prof Rubem S Dreger Escola Politécnica Configurações básicas de AmpOps 2 Figura 6 Amplificador Inversor 3 Substitua o resistor R2 pela rede em T mostrada na figura 7 com R333kΩ 4 Com o osciloscópio observe novamente o sinal de saída e compare com aquele obtido no item 2 Comente NÃO INVERSOR Responda cada item na sequência que aparecer 5 Monte o circuito da figura 8 e repita o item 2 6 Monte o circuito da figura 9 e repita o item 2 Figura 7 Rede em T Universidade do Vale do Rio dos Sinos UNISINOS Escola Politécnica Engenharia Elétrica Engenharia Eletrônica Engenharia da Computação Engenharia de Controle e Automação Condicionamento de Sinais Analógicos Prof Rubem S Dreger Escola Politécnica Configurações básicas de AmpOps 3 NÃO INVERSOR Figura 8 Amplificador nãoinversor Figura 9 Circuito isolador buffer Universidade do Vale do Rio dos Sinos UNISINOS Escola Politécnica Engenharia Elétrica Engenharia Eletrônica Engenharia da Computação Engenharia de Controle e Automação Condicionamento de Sinais Analógicos Prof Rubem S Dreger Escola Politécnica Configurações básicas de AmpOps 4 QUESTÕES Responda cada item na sequência que aparecer 1 Considere a figura 10a e figura 10b a seguir AO ideal com R11kΩ e R210kΩ Considere os parâmetros do 741C A tensão de entrada vi é dada por vit 250 sem 2000πt mV Figura 10 a configuração inversora b configuração não inversora 2 Calcule a tensão de saída vo para cada um dos circuitos acima Mostre o gráfico da tensão de entrada e da tensão de saída simultaneamente como se estivessem sendo vistos na tela de um osciloscópio Indique claramente os valores envolvidos Após simule e compare os resultados Comente 3 Considerando que não circula corrente na entrada do AO ou seja a corrente de entrada é a mesma que circula na realimentação mostre a equação da tensão de saída vo em função da tensão de entrada vi considerando o item 3 onde o resistor R2 foi substituído pela rede T mostrada na figura 7 Após simule e compare os resultados Comente Universidade do Vale do Rio dos Sinos UNISINOS Escola Politécnica Engenharia Elétrica Engenharia Eletrônica Engenharia da Computação Engenharia de Controle e Automação Condicionamento de Sinais Analógicos Prof Rubem S Dreger Escola Politécnica Configurações básicas de AmpOps 5 4 Qual é a tensão de saída no circuito da Figura 11 Figura 11 5 Qual é a faixa de ajustes para o ganho de tensão no circuito da Figura 12 Figura 12 6 Que tensão de entrada produz uma saída de 2 V no circuito da Figura 13 Universidade do Vale do Rio dos Sinos UNISINOS Escola Politécnica Engenharia Elétrica Engenharia Eletrônica Engenharia da Computação Engenharia de Controle e Automação Condicionamento de Sinais Analógicos Prof Rubem S Dreger Escola Politécnica Configurações básicas de AmpOps 6 Figura 13 7 Qual é a faixa das tensões de saída no circuito da Figura 14 se a entrada puder variar de 01 a 05 V Figura 14 8 Que tensão de saída resulta no circuito da Figura 15 para uma entrada V1 03 V 9 Que entrada deve ser aplicada na Figura 15 para resultar em uma saída de 24 V Universidade do Vale do Rio dos Sinos UNISINOS Escola Politécnica Engenharia Elétrica Engenharia Eletrônica Engenharia da Computação Engenharia de Controle e Automação Condicionamento de Sinais Analógicos Prof Rubem S Dreger Escola Politécnica Configurações básicas de AmpOps 7 Figura 15 10 Que faixa de tensão de saída é desenvolvida no circuito da Figura 16 Figura 16 Universidade do Vale do Rio dos Sinos UNISINOS Escola Politécnica Engenharia Elétrica Engenharia Eletrônica Engenharia da Computação Engenharia de Controle e Automação Condicionamento de Sinais Analógicos Prof Rubem S Dreger Escola Politécnica Configurações básicas de AmpOps 8 11 Calcule a tensão de saída produzida pelo circuito da Figura 17 para Rƒ 330 kΩ 12 Calcule a tensão de saída do circuito na Figura 17 para Rƒ 68 kΩ Figura 17 Universidade do Vale do Rio dos Sinos UNISINOS Escola Politécnica Engenharia Elétrica Engenharia Eletrônica Engenharia da Computação Engenharia de Controle e Automação Condicionamento de Sinais Analógicos Prof Rubem S Dreger Escola Politécnica Configurações básicas de AmpOps 9 LIGAÇÃO FONTE SIMÉTRICA Fonte dupla As fontes são independentes ou associadas em série e paralelo A chave de seleção deve estar em INDEPENDENTE V COMUM GND V Fontes independentes em série para alimentação simétrica ATIVIDADE ADICIONAL vi 100mV 1kHz vo 25V 1kHz SEM CARGA 28 dB CASCATA DE DOIS AMPLIFICADORES INDICAR O GANHO DE CADA ESTÁGIO INDICAR A FASE EM CADA SAÍDA E O GANHO OBTIDO ENTREGA EM 02out24 JUNTO COM RELATÓRIO INTEGRADORDIFERENCIADOR MATERIAL 2 RESISTOR 1kΩ 1 RESISTOR 10kΩ 3 RESISTOR 33kΩ 1 CI LM741 1 CI LF351 QUESTÕES 2 Calcule a tensão de saída vo para cada um dos circuitos acima Mostre o gráfico da tensão de entrada e da tensão de saída simultaneamente como se estivessem sendo vistos na tela de um osciloscópio Indique claramente os valores envolvidos Após simule e compare os resultados Comente Para configuração inversora temos Av R2R1 10VV Podese notar que em função da característica inversora a forma de onda de saída possui um defasamento de 180 com relação a entrada Para configuração não inversora temos Av 1R2R1 11VV A configuração não inversora permite um ganho ligeiramente maior e produz uma forma de onda de saída em fase com a entrada 3 Considerando que não circula corrente na entrada do AO ou seja a corrente de entrada é a mesma que circula na realimentação mostre a equação da tensão de saída vo em função da tensão de entrada vi considerando o item 3 onde o resistor R2 foi substituído pela rede T mostrada na figura 7 Após simule e compare os resultados Comente Considerando a corrente de entrada nula do AmpOp e também o curto circuito virtual entre entradas inversora e não inversora concluise que um par de resistores R3 se encontrará em paralelo sob a mesma tensão entre o nó central da rede T e o ponto 0V logo a equação de Vo em função de Vi será Vo R3R32R1 Vi 32R3R1Vi Para R3 e R1 iguais a 10k e 1k respectivamente os resultados das simulações drafts 6 e 7 concordam com a teoria 4 Qual é a tensão de saída no circuito da Figura 11 Amp Inversor Vo 250200 Vi 12515 1875V 5 Qual é a faixa de ajustes para o ganho de tensão no circuito da Figura 12 Para resistor variável em valor mínimo Av 500k10k 50VV Para resistor variável em valor máximo Av 50020k 25VV 6 Que tensão de entrada produz uma saída de 2 V no circuito da Figura 13 Ganho de tensão Av 1M20k 100020 50VV Logo Vi 250 004V 7 Qual é a faixa das tensões de saída no circuito da Figura 14 se a entrada puder variar de 01 a 05 V Como Av 200k20k 10 a tensão de saída variará entre 1V e 5V 8 Que tensão de saída resulta no circuito da Figura 15 para uma entrada V1 03 V Devido ao curtocircuito virtual temos que Vi Vo12k12k360k Logo a tensão de saída para Vi 03 será Vo 0312k372k 93V 9 Que entrada deve ser aplicada na Figura 15 para resultar em uma saída de 24 V Sabemos que Vi Vo12k12k360k para este circuito Portanto Vi 2412k12k360k 0077V 10 Que faixa de tensão de saída é desenvolvida no circuito da Figura 16 Tratase do Amplificador não inversor Para o valor mínimo do potenciômetro temos Vo 1200k10k05 105V para o valor máximo do potenciômetrotemos Vo 1200k20k05 55V Logo a faixa de tensão desenvolvida é de 55V a 105V 11 Calcule a tensão de saída produzida pelo circuito da Figura 17 para Rƒ 330 kΩ Tratase do Amplificador somador Portanto Vo 02330k33k05330k22k08330k12k 247V 12 Calcule a tensão de saída do circuito na Figura 17 para Rƒ 68 kΩ Como se trata de um Amp Somador Vo 0268k33k0568k22k0868k12k 525V Processamento Analógico de Sinais Filtros Ativos e Condicionamento de Sinais 9 Represente graficamente a resposta em amplitude deste circuito observe os valores dos componentes envolvidos e identifique as zonas do gráfico em que O circuito pode ser considerado equivalente a um amplificador inversor na faixa de frequências entre 1Hz e 1kHz ganho constante e fase 180 O circuito tem as características de um integrador com perdas entre 1kHz e 100kHz 10 Implemente o circuito mostrado na figura 10 Após calcule a frequência de corte 11 Ajuste o gerador de funções na frequência de 10kHz senoidal e aplique na entrada do circuito Ajuste a amplitude do gerador de modo que na saída tenhamos 1Vpico Alimente o circuito com 12V Ajustando o arquivo Draft4 foi possível obter o sinal de saída de 1V de pico conforme abaixo 12 Reduza a frequência do sinal de entrada até que na saída tenhamos uma tensão próxima de 0707Vp 3dB Esta é a frequência de corte do circuito Abaixo dessa frequência o circuito passa a se comportar como um diferenciador Reduzindo a frequência para 900Hz obtemos a forma de onda abaixo com 07V de pico