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13/09/2016
1
AULA 6- EXERCÍCIOS
UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA
ELETRÔNICA 2– ET74BC
Prof.ª Elisabete Nakoneczny Moraes
Curitiba, 13 de setembro 2016.
EXERCÍCIO 1
13 Set 16 2Aula 6 - Exercícios
1) Determine a saída do AmpOp abaixo:
R2
R1
V1
V2
Vout
Dados: R1=R2=1kV1=10V e V2=2V
Resp: -6V
Sugestão: Calcular os efeitos por superposição.a)Efeito de V1 com V2=0b)Efeito de V2 com V1=0
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EXERCÍCIO 2 (Boylestad 18.2 exerc 2)
13 Set 16 3Aula 6 - Exercícios
2) Se o ganho de um amplificador varia 10% do seu valor nominal, -1000, calcule a variação do ganho supondo que se utilize uma circuito com realimentação cujo fator de realimentação é igual a -1/20.TeoriaAula 3-Fund Realimentação II.
%196,0
00196,01,0.501
1
1,0.
100020
11
1
1
1
f
f
f
f
f
f
f
f
A
A
A
A
A
A
A
A
raA
A
%10
A
Asem realimentação
?
f
f
A
A com realimentação
EFEITO DA REALIMENTAÇÃO RESUMO DOS PARÂMETROS DE IMPEDÂNCIA
30 Ago 16 4Aula 4 -Fundamentos da Realimentação III
IMPEDÂNCIA Tensão em série Corrente em série
Tensão em paralelo
Corrente em paralelo
aumento aumento redução redução
redução aumento redução aumento
ar
Zo
1
raZ i 1 raZ i 1 ar
Z i
1 ar
Z i
1
raZo 1 raZo 1 ar
Zo
1
finZ
foutZ
a
r
a
r
a
r
a
r
Boylestad, p. 531
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3
Exemplo Boylestad 18.1
13 Set 16 5Aula 6 - Exercícios
Determine o ganho de tensão, as impedâncias de entrada e saída de um circuito com realimentação de tensão em série, tendo A=-100, Ri=10kΩ, Ro=20kΩ, para um de realimentação igual a (a)-0,1 e (b)=-0,5
EXERCÍCIO 3 (Boylestad 18.2 exerc 3)
13 Set 16 6Aula 6 - Exercícios
3) Calcule o ganho, impedâncias de entrada e saída de um amplificador com realimentação de tensão série, com A=-300, Ri=1,5kῼ , Ro=50k ῼ e β=-1/15.
Teoria aula 4, quadro resumo dos parâmetros das impedâncias.
ar
ZZiii
raZZii
ra
aAi
ofout
ifin
f
1)
1)
1)
Realimentação de tensão em série
300.
15
115,11 raZZ ifin
i) Ganho:
3,1421
300
300.15
11
300
1
ra
aAf
300.15
11
50
1
k
ar
ZZ o
fout
ii) Impedância de entrada
kZ fin 5,3121.5,1
iii) Impedância de saída
kk
Z fout 4,221
50
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4
Exercício 4
13 Set 16 7Aula 6 - Exercícios
4) Considere uma rede de realimentação com r=-1/4 e um amplificador de canal direto igual a -36. A impedância de entrada é de 10kῼ e impedância de saída de 1kῼ. Sabe-se que a topologia do circuito eletrônico realimentado com esses componentes é do tipo série derivação. Pede-se:a) Se a variação percentual do ganho do canal direto alcança 10% devido a variação da temperatura, qual é a variação percentual no amplificador realimentado? Resp: 1%
b)Determine as impedâncias de entrada e de saída do circuito realimentado.Resp: Zif=100k ῼ e Zof=100 ῼ
Fonte: Notas de aula prof. Flavio A. Rego Barros
Taxa de inclinação, Slew-rate (SR)
13 Set 16 8Aula 6 - Exercícios
Ainda taxa de subida: taxa máxima possível em que a tensão de saída do amplificador pode mudar. SR indica a “velocidade” de resposta do amplificador. Quanto maior o SR, melhor o AmpOp.Se o sinal de entrada possui uma taxa de variação maior que o SR do AmpOp, o sinal de saída será ceifado ou distorcido.
Crédito: Theodore F. Boagart Jr. Dispositivos e circuitos eletrônicos. Vol. II. 3ª Ed
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5
Exercício 5
13 Set 16 9Aula 6 - Exercícios
6)O amplificador operacional TL 074 tem uma taxa de inclinação (SR) de 13V/μs.
Qual a largura de banda para uma tensão de pico de 5V? Resp: BW = 414012,73Hz
)(wtsenVv po
max12
12 )(
dt
tdv
tt
VVSR
max)cos(5 wtwSR
cos=1 máximo quando wt=0
)1(5wSR
10
SRf
Considerando que o sinal de tensão aplicada seja uma senoide
)(5 wtsenvo a) Equacionamento
max
)))((5(
dt
twtsendSR
b) Derivada do seno
c) Substituindo as informações na equação
sVfwSR /13..2.55
Então:
kHzf 401,4110
1.
10
136
Exercício 6
13 Set 16 10Aula 6 - Exercícios
6) Determine a frequência máxima que um amplificador operacional podeoperar um sinal senoidal sem distorcê-lo, para uma amplitude máxima de 12V, para um slew rate de (a) 0,5V/µs ; (a) 10V/µs e (a) 50V/µs. Resp: 6635Hz
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6
Exercício 7
13 Set 16 11Aula 6 - Exercícios
-12V
+12V
1Vrms
10k1k 50ohms
7) A folha de dados do AOP LM 741C especifica que a corrente de saída máxima (Ioutmáxima) é de 25mA. Assim, alguns cuidados devem ser tomados ao especificar o ganho e a carga. Pergunta-se se o circuito a seguir permite a conexão de uma carga de 50 ohms diretamente conectada à saída do AmpOp? Resp: Iout = 221mA
Fonte: http://www.clubedaeletronica.com.br/Eletronica/PDF/Amp-OP%20I%20-%20conceitos%20basicos.pdf
Exercício 8
13 Set 16 12Aula 6 - Exercícios
-12V
+12V
1Vrms
10k1k 50ohms
beta=100
BOOSTER: reforçador de corrente
8) O circuito do exercício anterior mostra claramente que o AO será destruído, caso seja drenada uma corrente superior ao que é especificada pelo fabricante. Uma das maneiras de solucionar esta questão é adicionar um reforçador de corrente ou booster.No circuito não inversor reforçado, o AOP não mais precisa fornecer corrente à carga e sim para a base do transistor, esta será amplificada βDC vezes. Calcule a corrente de saída do AmpOp. Resp: 2,06mA
Fonte: http://www.clubedaeletronica.com.br/Eletronica/PDF/Amp-OP%20I%20-%20conceitos%20basicos.pdf
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Exercício 8 continuação
13 Set 16 13Aula 6 - Exercícios
-12V
+12V
1Vrms
10k1k 50ohms
beta=100
BOOSTER: reforçador de corrente
Exercício 9
13 Set 16 14Aula 6 - Exercícios
12
1
VVR
Rv
f
o
9) Deduzir a equação que calcula a tensão de saída do AmpOp diferencial.Sugestão : a) Igualdade das correntes: i1 = i2 e entre i’1 = i’2;b) Cfe CCV : va = vb;c) Escrever as equações pela análise nodal;d) Obter vb em função dos resistores (R2/(R1+R2);e) Substitui a equação do item anterior e a desenvolve....
i1 i2va
vb
V1
V2
i1’
i2’
fRRse 1 12 VVvo
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Exercício 10
13 Set 16 15Aula 6 - Exercícios
10) Com base no circuito abaixo pergunta-se:
a)Qual é a topologia?
b)Qual é a intensidade da corrente Iout? 5,113mA
c)Qual é a tensão de saída para gnd? 18,168V
d)Se RL =500ῼ, qual é a corrente Iout? 5,113mA
e)Qual é o ganho do circuito para essa formação ?18,407
f) Obtenha a equação do ganho do circuito realimentado:Af= 100 000/1+0,0543. 100 000g) Obtenha literalmente o fator de realimentação:Sugestão: divisor de correnter= Iout _f/Iin = R2k7/(R2k7+R47k) 18k
2k7
RL=1k
47k
A=100000
V
Iin
Iout
5
Fonte: Lalond, vol 2, p.92
Exercício 11) Comparador inversor regenerativo (ST)
22-Jun-16 16
Obtenha a curva de saída para o circuito em questão. R= 1k, R1=100Ω , R2=400Ω, ±Vsat= 10VVin
tempo
VDS
VDI
VsatRR
RV
VsatRR
RV
DI
DS
21
1
21
1
VVsatRR
RV
VVsatRR
RV
DI
DS
2)10(400100
100
2)10(400100
100
21
1
21
1
=-2
=+2
VVH 4
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Exercício 11) Comparador inversor regenerativo (ST)
22-Jun-16 17
Vin
tempo
VDS
VDI
VVsatRR
RV
VVsatRR
RV
DI
DS
2)10(400100
100
2)10(400100
100
21
1
21
1
=-2
=+2
DS
DI
OVVinseVsat
VVinseVsatV
+Vsat
-Vsat
tempo
Vin
Vout
VDSVDIVVH 4
EXERCÍCIOS
13 Set 16 18Aula 6 - Exercícios
1) Um AmpOp opera como comparador inversor regenerativo, em que R1=10k e R2=47k . Está alimentado com 15V. Admitir queda interna de 1,5V.
a. Calcule a tensão de disparo superior e inferior (+2,37V e -2,37V)b. Calcule a margem da tensão de histerese (4,74V)c. Supondo que Vi seja uma senóide de 5Vp, desenhe a forma de onda resultante.
2) Repita o exercício anterior porém para um comparador não inversor regenerativo. (2,87V; 5,7V)
3)O AmpOp a seguir está alimentado com 8V e
a queda de tensão interna máxima é de 1V
Os resistores têm os seguintes valores: R=
10k R1=10k R2=40k.
O sinal de entrada é indicado na tela do scope .
Vin CH1 em 2V/div
Vout CH2 em 10V/div
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COMPARADOR DE JANELA (malha aberta)
22-Jun-16 19Créditos: http://www.sabereletronica.com.br/artigos/1464-aplicaes-para-comparadore, em 22/06/15
Comparador 1:INVERSOR
VrefVinseVsat
VrefVinseVsatVO
2
2
0 VrefVinse
VrefVinseVsatVO
VrefVinseVsat
VrefVinseVsatVO
1
1
0 VrefVinse
VrefVinseVsatVO
Comparador 2: NÃO INVERSOR
COMPARADOR DE JANELA (malha aberta)
22-Jun-16 20
Comparador 1: INVERSOR (Vref2)
2
2
0 VrefVinse
VrefVinseVsatVO
Comparador 2: NÃO INVERSOR (Vref1)
1
1
0 VrefVinse
VrefVinseVsatVO
Vin
Vout
1-Enquanto Vin for menor que Vref1, Vo= 0V.
1
2-Se Vin for maior que Vref1, Vo= +Vsat. Condição que se encaixa como sendo menor que Vref2 , o que também resulta em +Vsat.
23-Se Vin for maior que Vref2, Vo=0V.
3
4-Se Vin for menor que Vref2 e maior que Vref1, Vo=+Vsat que coincide com a condição do AO 2 .
4
5-Se Vin for menor que Vref1, Vo=0V .
5
Vsat