Operador

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Grupo Educacional Drummond Área de Ciências Exatas e Tecnologia

Amplificador Operacional Diferencial

Relatório de Experimento

Nomes:      Alex Alves de Oliveira - RA: 33151

Bruno Alef da Silva - RA: 34380

Igor Rodrigues Bueno – RA: 34034

Robson Leonardo – RA: 31262

Professor: Vitor José da Silva Santos

01 de Abril de 2015.

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RESUMO

O objetivo deste experimento é a montagem de um circuito amplificador diferencial, tendo por base um amplificador operacional 741, e a partir disso observar o comportamento do mesmo diante de diferentes níveis de tensão aplicados em suas entradas, comparando os valores medidos com os valores calculados. O circuito amplificador diferencial consiste em dispor na saída a diferença entre os sinais de entrada multiplicados pelo ganho do amplificador, determinado pela relação entre os resistores de polarização e realimentação. Observou-se o comportamento do circuito, realizadas medições das tensões de entrada e saída e os respectivos cálculos em cinco etapas, ou seja, aplicando diferentes potenciais nas entradas em cada uma. Tendo posse tanto dos valores medidos quanto dos cálculos realizados, encontramos o erro relativo existente entre os mesmos, verificando o funcionamento esperado do circuito em todas as etapas realizadas e observando que os níveis de erro são decorrentes das variações nos valores nominais dos componentes utilizados.

SUMÁRIO

1.	INTRODUÇÃO TEÓRICA	03
	1.1.	Objetivos	04
2.	MATERIAIS E MÉTODOS	05
3.	RESULTADOS E DISCUSSÃO	08
4.	CONCLUSÕES	23
5.	REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS	24

1. INTRODUÇÃO TEÓRICA

O amplificador operacional ou simplesmente Amp-OP, foi introduzido na década de 40, inicialmente com objetivo de realizar operações matemáticas, necessárias à computação analógica. Esta é a base dos computadores analógicos onde os amplificadores operacionais eram utilizados para realizar as operações matemáticas básicas (adição, subtração, integração, diferenciação, e outras). Neste sentido, um verdadeiro amplificador operacional é um elemento do circuito ideal. Em aproximadamente cinco décadas, o Amp-OP sofreu inúmeras melhorias, ganhando assim, posição de destaque entre os componentes eletrônicos. Este grande sucesso deve-se à grande variedade de circuitos, executando as mais variadas funções, com um único circuito integrado e poucos componentes externos. Os Amp-OP modernos são normalmente construídos em circuitos integrados, apesar de ocasionalmente serem feitos com transistores discretos, e geralmente possuem parâmetros uniformes com encapsulamentos e necessidades de alimentação padronizadas, possuindo muitos usos na eletrônica.                                                                                        A maioria dos Amp-OPs simples, duplos ou quádruplos disponíveis possuem uma pinagem padronizada que permite que um tipo seja substituído por outro sem mudanças na pinagem. Um Amp-OP específico pode ser escolhido pelo seu ganho em malha aberta, largura de banda, nível de ruído, impedância de entrada, consumo de potência, ou uma combinação de alguns destes fatores.                                         Um amplificador diferencial é uma forma de circuito mais geral do que o amplificador com uma única entrada; pois ligando uma das entradas do amplificador diferencial à massa, temos como resultado um amplificador de uma saída. Os amplificadores diferenciais são encontrados em muitos sistemas que utilizam realimentação negativa, aonde uma entrada é utilizada para o sinal de entrada, e a outra para o sinal de realimentação. Uma aplicação comum é o controle de motores ou servomecanismos, assim como para aplicações com amplificação de sinais. Em eletrônica discreta, um modo comum da implementação dos amplificadores diferenciais é a saída longa, que é muito utilizada como o elemento diferencial na maioria dos circuitos integrados de amplificadores operacionais. Dadas duas entradas [pic 2]  e[pic 3], um amplificador diferencial perfeitamente simétrico dá uma saída [pic 4].                           [ [pic 5] ]. Onde  [pic 6] é o ganho de modo diferencial.

1.  Objetivos

O experimento tem por finalidade estudar as características de um circuito de um amplificador operacional diferencial, um amplificador diferencial é uma forma de circuito mais geral do que o amplificador com uma única entrada; pois ligando uma das entradas do amplificador diferencial, temos como resultado um amplificador de uma saída. Os amplificadores diferenciais são encontrados em muitos sistemas que utilizam realimentação negativa, aonde uma entrada é utilizada para o sinal de entrada, e a outra para o sinal de realimentação. Uma aplicação comum é o controle de motores ou servomecanismos, assim como para aplicações com amplificação de sinais. Em eletrônica discreta, um modo comum da implementação dos amplificadores diferenciais é a saída longa, que é muito utilizada como o elemento diferencial na maioria dos circuitos integrados de amplificadores operacionais.

1. MATERIAIS E MÉTODOS

Nosso experimento refere-se à um amplificador diferencial, que tem como principal componente um amplificador operacional 741. Esse circuito recebe esse nome pois permite que se obtenha na saída uma tensão igual à diferença entre os sinais aplicados na entrada. O diagrama elétrico do experimento é observado na figura 2.1:

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Figura 2.1. Diagrama elétrico do amplificador diferencial

Utilizamos para alimentação de entrada uma fonte DC de 12V, e para alimentar o amplificador operacional, uma fonte simétrica, também de 12V.                                O objetivo do experimento foi medir os valores da tensão de saída do circuito com um osciloscópio, em função de diferentes níveis de tensão aplicados nas entradas do amplificador operacional, comparar os valores obtidos com os cálculos efetuados e obter o erro entre os valores medidos (prática) e os calculados (teoria). Para isso, em cada etapa, substituímos os resistores RA e RB por outros de diferentes valores, alterando consequentemente os níveis de tensão contínua aplicados nas entradas. Os demais componentes do circuito não foram alterados.                                        Assim, inicialmente utilizamos RA= 27 KΩ e RB= 22KΩ. Medimos a queda de tensão sobre os mesmos bem como a tensão obtida na saída, utilizando um osciloscópio digital e capturamos a tela com a forma de onda. Depois calculamos esses valores bem como o erro existente entre os valores medidos e calculados.                                Para calcularmos a tensão encontrada na saída, utilizamos a equação característica deste circuito, a qual consiste em multiplicar a diferença entre as tensões aplicadas na entrada pelo ganho do amplificador, que é determinado pela relação entre R2 e R1, conforme demonstra a equação abaixo:

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