Revisão – Amplificador Operacional

Um símbolo elétrico para o amplificador operacional é mostrado abaixo:

Os seus terminais são:

• V₊: entrada não-inversora
• V₋: entrada inversora
• V_out: saída
• V_S+: alimentação positiva
• V_S−: alimentação negativa

Os pinos de alimentação (V_S+ e V_S−) podem ser nomeados de diferentes formas. Ver pinos de alimentação dos CIs. Para amp ops baseados em tecnologia FET, o positivo, ou alimentação de dreno comum é chamada do V_DD e o negativo, ou alimentação de fonte comum é chamado de V_SS. Para amp ops baseados em TJB (BJT), o pino V_S+ torna-se V_CC e o pino V_S− torna-se V_EE. Eles são muitas vezes chamados V_CC+ e V_CC−, ou mesmo V₊ e V₋, no caso de as entradas serem nomeadas diferentemente, a função permanecerá a mesma. Muitas vezes estes pinos são retirados dos esquemas elétricos para uma maior clareza, e a configuração de alimentação é dada ou previsível através do circuito.

A posição dos pinos de polaridade pode ser invertida em diagramas para uma maior clareza. Neste caso, os pinos de alimentação continuaram na mesma posição: o pino de alimentação mais positivo é sempre no topo, e o pino de alimentação mais negativo na parte inferior. O símbolo inteiro não é invertido, apenas as suas entradas de alimentação.

História

O amplificador operacional recebeu este nome porque foi projectado inicialmente para realizar operações matemáticas utilizando a tensão como uma analogia de uma outra quantidade. Esta é a base dos computadores analógicos onde os amp ops 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. Os amplificadores reais utilizados, feitos de transístores, válvulas, ou outros componentes amplificadores, são aproximações deste modelo ideal.

Os amp ops foram desenvolvidos na era das válvulas termoiônicas, onde eles eram usados em computadores analógicos. 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 padronizados, possuindo muitos usos na eletrônica.

KIT 1 – MULTIVIBRADOR

MULTIVIBRADOR

A freqüência de oscilação do circuito depende da tensão aplicada a um ponto do mesmo.

Componentes do Circuito:

• Resistores = R1 = R2 = 1K;
• Capacitores = C1 = C2 = 100MFD;
• Transistores = Q1 e Q2 = Bc547;
• Potenciometro ou Trimpot = 100K;
• R3 e R4 = 33K.

Explicação do Funcionamento:

Os transistores (Q1 e Q2) irão trabalhar em corte ou saturado, essa condição é obtida através do conjunto formado pelos resistores e capacitores, (R3 e C1) e (R4 e C2), os quais irão polarizar a base dos
transistores (Q1 e Q2), colocando os mesmos nas condições de corte e saturado; ou seja, corrente aplicada na base do transistor baixa e alta.

Essas duas condições são obtidas através da carga e descarga dos dois capacitores C1 e C2.

1° Caso: Transistor Q1 em corte
⇨ led (1) apagado.
Transistor Q2 saturado
⇨ led (2) acende.
2° Caso: Transistor Q1 saturado
⇨ led (1) acende.
Transistor Q2 em corte
⇨ led (2) apagado.

Funcionamento:
Vamos explicar como fuciona o oscilador estável. O circuito possui duas saídas que tomamos do coletor de cada um dos transistores e que usaremos para controlar a iluminação do LED. Quando o transistor é saturado, a saída corresponde a um nível baixo, já que sua tensão do coletor corresponde a um nível muito baixo de tensão, o que faz com que o led conectado a este coletor seja iluminado.

Desta forma, podemos verificar finalmente o estado de carga saída sem necessidade de empregar nenhum instrumento de medição.
Veja que as saídas são opostas: se uma delas estiver em nivel alto, a outra estará em nivel baixo.

Como o potenciometro Pot(1) podemos selecionar qualquer tensão compreendida entre a de alimentação e 0 volts.

Quanto maior a tensão, mais rápido circula corrente pelas resistências de base e mais rápido carregam-se os condensadores, portanto a freqüência será mais elevada.

Teste:
Os led’s são iluminados de forma intermitente numa freqüêcia determinada. Girando o potenciometro para um lado, e sem desconectar a alimentação, a freqüência muda, aumentando ou diminuindo de acordo com o lado para o qual seja girado. Portanto, a freqüêcia de oscilação depende da tensão que nesse caso é obtido no terminal correspondente ao cursor do potenciometro ou trimpot.

KIT 2 – DECODIFICADOR E DISPLAY

DECODIFICADOR E DISPLAY

A Figura (3) mostra o Display de sete segmentos acoplado ao circuito
integrado decodificador. A formação dos números segue a sequência binária da tabela (5.1) abaixo.

Quando os terminais a, b, c e d do integrado estão no nível zero, o decodificador comanda o acendimento dos segmentos a, b, c, d, e, f, g,
formando o número zero. Ligando o terminal 7 ao pólo positivo os segmentos b e c acendem formando o número 1. Vamos preparar a formação do número zero. Comece colocando o Integrado Decodificador e o Display.

KIT 3 – CONTADOR DIGITAL MANUAL

CONTADOR DIGITAL MANUAL

Na Figura 4 visualizamos o esquema eletrônico de um contador em ordem numérica crescente. O princípio de funcionamento é que os números mudam em ordem numérica decrescente de 9 a 0 também de forma repetitiva. Para isto apenas ligamos o pino número 10 do circuito integrado 4029 ao negativo da alimentação (para ordem numérica crescente ligamos no positivo).

Pressione a chave, a cada pulso haverá a mudança dos números conforme descrito acima. Esta é uma boa montagem para se familiarizar com estes componentes, use a imaginação para utilizá-la…

Esse esquema apresenta um projeto de m contador digital, o qual utiliza um display numérico de 7 segmentos.

Nesse projeto são utilizados dois circuitos integrados de 16 pinos.
a) O CI 4029                 b) O CI 4511

O CI 4029 é da família CMOS, e necessita ser alimentado por uma tensão dcv, nos seus pinos 16, 10 e 8. Esse CI 4029 precisa para o seu funcionamento de pulsos elétricos na sua entrada de clock, pino 15.

Nesse projeto não foi utilizado um circuito oscilador eletrônico para gerar sinais de clock para o pino (15).
Sendo assim, o projeto utiliza uma chave do tipo push-on normalmente aberta, para efetuar mecanicamente os pulsos elétricos, criando assim os pulsos elétricos necessários para o CI 4029 funcionar.
O CI 4511 é um CI com entradas para o código BCD e saída para display de 7 segmentos do tipo cátodo comum. Consultando o data book, temos:

1º) VDD = 3V a 15V
2º) Os terminais a, b, c, d, e, f, g, são as saídas para os segmentos do display CC (Catodo Comum).
3º) Os terminais A, B, C, D, são as entradas BCD, sendo (A) o LSB e (D) o MSB (esta ordem é dada pelo fabricante, uma vez que não existe norma ou regra dizendo que (A) deve ou não ser o LSB.
4º) VSS = Terminal do terra, chamando também de GND. (0V).
5º) LT = Terminal do Lamp Teste. Quando este pino esta habilitado, todos os segmentos devem se acender. Serve para verificar se existe algum display com segmento queimado.
6º) BI = O Terminal Blank In. Quando este terminal está habilitado, todos os segmentos devem ficar apagados. Exemplo, os números zero a esquerda do número.
7º) LE = Latch Enable. Quando este terminal é habilitado, ele trava a última informação presente nas saídas (a, b, c, d, e, f, g). Exemplo. Serve para “fotografar” uma informação que está presente nas entradas (A, B, C, D), por um intervalo de tempo muito pequeno.
Obs.: Note que o Lamp Teste (LT) e o Blank In (BI) são ativos (habilitados) em nível lógico (0) e percisam estar em nível lógico (1) para liberar o funcionamento do decoder.

KIT 4 – CIRCUITO PARA EXAMINAR AS PORTAS LÓGICAS

Circuito para examinar as Portas Lógicas

Explicação do circuito: O circuito projetado acima, tem a finalidade de examinar o funcionamento das 4 portas lógicas Nand, de forma individual, presente no interior do CI 7400. Já os transistores BC547 (NPN), terão a função de receber os níveis lógicos (L ou H). Dependendo da tabela verdade das portas lógicas Nand. Esses transistores dependendo dos níveis lógicos aplicados nas suas bases irão trabalharem corte ou aturado. Sendo assim, os mesmos irão alimentar ou não, os diodos LED’s, os quais quando acenderem, ou seja, emitirem luz, você poderá concluir que a porta lógica ao qual a base do transistor está ligado, recebeu o nível “H”, logo provocou o funcionamento do diodo LED.

No caso do diodo (LED) ficar apagado, você deve concluir que a base do transistor recebeu um nível baixo “L”, logo o transistor não provocou o funcionamento do diodo LED.

Veja a tabela verdade da porta lógica Nand em estudo:

1º) Explicação: Aplicando dois níveis lógicos baixos (L), ou seja, (“0”), nas duas entradas da porta lógica (Nand), na sua saída, você deterá um nível lógico alto, (“1”) = (H). Sendo assim, o LED deverá acender.
2º) Explicação: Aplicando dois níveis lógicos, sendo um baixo (L) ou (“0”) e um outro nível lógico alto (H) ou (“1”), na outra entrada dessa porta lógica em teste, você obterá um nível lógico (alto) ou (“1”) = (H). Sendo assim, o LED deverá acender.
3º) Explicação: Aplicando dois níveis lógicos, sendo agora um alto = (“1”) e um outro nível lógico baixo = (“0”), na outra entrada da porta lógica em teste, você obterá um nível lógico alto (“1”). Sendo assim, o LED deverá acender.
4º) Explicação: Aplicando dois níveis lógicos, altos (“1”) = (H), nas duas entradas da porta lógica (Nand) em teste, você obterá na sua saída, um nível lógico baixo (L) ou seja (“0”). Sendo assim o LED deverá acender.