AMPLIFICADOR OPERACIONAL – REALIMENTAÇÃO POSITIVA

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ENG 419 – LABORATÓRIOS INTEGRADOS II

PROFESSOR VALTER ROSA

AMPLIFICADOR OPERACIONAL – REALIMENTAÇÃO POSITIVA

Denise Pinho

AGOSTO/2016

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SUMÁRIO

1.        OBJETIVO E INTRODUÇÃO        

2.        ATIVIDADE PRÁTICA        

2.1.        COMPARARADOR REGENERATIVO        

2.2.        OSCILADOR DE RELAXAÇÃO        

2.3.        CIRCUITO DE ACIONAMENTO DE UMA LÂMPADA        

3.        CONCLUSÃO        

4.        REFERÊNCIAS        

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OBJETIVO

OBJETIVO: Fixar as principais características do amplificador operacional. Familiarizar-se com seus parâmetros nominais fornecidos pelos fabricantes. Conhecer os efeitos da realimentação positiva no Ampop e suas aplicações.

Um ampop é a integração de três blocos funcionais: um amplificador diferencial, um bloco de estágios de amplificação em cascata e um bloco de saída que minimiza distorções. O ampop ideal deve possuir: impedância de entrada infinata, impedância de saída nula, Ganho infinito e insensibilidade a temperatura.

A saída de um amplificador operacional é limitada pela sua alimentação, nunca será maior que ela. O CI utilizado nesta prática é o CI 741, que trabalha com valores de tensão de 0~30V.

Os ampops podem ter realimentação positiva ou negativa, a depender do tipo de ligação que é feita com o sinal de entrada. Neste relatório será apresentada algumas aplicações da realimentação positiva: Comparador regenerativo e o oscilador de relaxação.

O Comparador regenerativo Schmmitt Trigger é um circuito usado para tornar uma forma de onda irregular ou senoidal em uma forma de onda quadrada, ou seja, livre de imperfeições. Para isso, o circuito comparador regenerativo atua através de uma faixa de valores de referência, sendo uma superior e outra inferior, ambas dependentes do valor de saturação do amplificador operacional e dos resistores de realimentação empregados no projeto do circuito. O circuito também é utilizado para eliminação o efeito de ruídos indesejados.

Quando a tensão de saída estiver saturada positivamente, uma tensão positiva realimentará a entrada não-inversora; esta entrada positiva mantém a saída no estado alto. Por outro lado, quando a tensão de saída estiver saturada negativamente, uma tensão negativa realimentará a entrada não-inversora, mantendo a saída no estado baixo. Em quaisquer dos dois casos, a realimentação positiva reforça o estado de saída existente.

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Figura 1 - Ideia geral do Comparador Regenerativo

A fração de realimentação é:

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Quando a saída está saturada positivamente, a tensão de referência aplicada à entrada não inversora [Vref = + BVsat]. Quando a saída está saturada negativamente, a tensão de referência é [Vref = – BVsat].

A realimentação positiva tem um efeito incomum no circuito. Ela força a tensão de referência a ter a mesma polaridade que a tensão de saída; a tensão de referência é positiva quando a saída for alta, e negativa quando a saída for baixa. É por isso que temos um ponto de desengate superior e um inferior. Num disparador Schmitt, a diferença entre os dois pontos de desengate é chamada histerese. A entrada não inversora define o ponto de referência para a curva de histerese.

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Figura 2 - Caracterísitca da Histerese para tensão de referência 0V

Às vezes é aconselhável ter um pouco de histerese porque ela impede que o ruído produza um disparo falso. Em um disparador Schmitt sem histerese qualquer ruído presente na entrada faria o disparador saltar aleatoriamente do estado baixo para o alto, e vice-versa. Em um disparador Schmitt com histerese, se a tensão de pico a pico do ruído for menor que a histerese, não haverá jeito do ruído produzir disparo falso. Um circuito com histerese suficiente é imune a disparo de ruído.

A outra aplicação a ser estudada com a atividade prática é o oscilador de relaxação.

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Figura 3- Circuito esquemático do oscilador de relaxação

O funcionamento desse circuito pode ser explicado inicialmente com a definição dos resistores R1 e R2, que tem como função a introdução da tensão de referência na entrada não inversora do amplificador operacional. A fração de realimentação do item anterior é a mesma utilizada neste circuito:

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Tendo o valor definido de B e propondo um valor para saída VS, pode-se saber o valor da tensão de referência na entrada não inversora do amplificador operacional. Enquanto na entrada não-inversora é definida uma tensão de referência, na entrada inversora o resistor R promoverá um aumento de tensão no capacitor C, que se carregará até atingir o valor de referência V+ da entrada não-inversora. Como consequência disso, o valor de tensão da saída VS inverterá para um referencial oposto do anterior, ou seja, nesse caso a tensão VS que era positiva agora ficará negativa. Quando o valor de referência V+ da entrada não-inversora possuir sinal negativo, o capacitor carregará com tensão negativa que deverá novamente inverter a tensão de saída para o sinal positivo. Esse processo sempre irá se repetir, definindo assim uma frequência de oscilação da saída VS, que possuirá um sinal retangular.

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Figura 4 - Gráfico da relação das tensões de entrada e saída em função do tempo

Para o cálculo da frequência de oscilação é levado em consideração o carregamento e descarregamento do capacitor C, de forma exponencial, no valor da tensão de referência V+, produzidos pela divisão de tensão entre R1 e R2. A equação da frequência de oscilação é dada por:

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A carga e descarga do capacitor gera uma forma de onda triangular, assim além da onda quadrada, temos na saída entre o capacitor e R a possibilidade de obter uma onda triangular.