Relatório Pratica V - Comparadores

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ CENTRO DE TECNOLOGIA CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

CIRCUITOS COMPARADORES

Alunos : Bruno de Mesquita Silva Turma:

Thiago Cavalcante de Sousa T02 (15:00-16:00)

Teresina Fevereiro de 2014

1. Objetivos O Objetivo principal desta prática é verificar o funcionamento do comparador simples e do comparador regenerativo Schmitt Trigger, utilizando Amp. Ops.

2. Lista de material Os instrumentos e os equipamentos utilizados nesta prática são: ● Placa de Montagem; ● Osciloscópio (1); ● Fonte de Sinal (1); ● Fonte de Alimentação Regulada (1); ● Amp. Op. 741 (1); ● Resistor de 100 K (2); ● Resistor de 10K (1); ● Resistor de 1K (1); ● Resistor de 820 (2); ● Led Vermelho (1); ● Led Verde (1).

3. Introdução teórica Um dos circuitos mais simples com amplificadores operacionais é o circuito comparador, que chaveia sua saída para +V sat ou – Vsat, baseado na comparação entre tensões de entrada. Os comparadores são bastante utilizados como conversores analógicos para sinais digitais, servindo como ponte entre os circuitos digitais e analógicos.

3.1 Comparador Sim ples A Figura 1 ilustra um comparador simples genérico. Este circuito tem sua saída determinada pela comparação dos sinais aplicados em sua entrada. No caso mais comum, a comparação é feita com uma entrada em “ground” (sinal de referência).

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 Figura 1. Comparador Simples

3.2 Comparador Schmitt Trigger Este circuito tem como base o principio da histerese, o que garante uma melhor imunidade a ruídos, quando comparado com o comparador simples. Veja na Figura 2 a configuração básica de um circuito comparador regenerativo Schmitt Trigger.

 Figura 2. Comparador regenerativo Schmitt Trigger

 No circuito da Figura 2, a histerese define uma faixa de tensões dentro da qual não há chaveamento do sinal de saída, mesmo que a diferença entre os sinais de entrada e de referência variem. A curva de transferência para o comparador Schmitt Trigger está ilustrada na Figura 3.

 Figura 3. Curva de transferência para o comparador Schmitt Trigger Tendo como base os dados da Figura 3, as tensões de disparo do circuito Schmitt Trigger podem ser calculadas pelas equações (1) e (2). +

(1)

-

(2)

V  = +VSAT x R 2/(R 1 + R 2) V  = -VSAT x R 2/(R 1 + R 2)

4. Procedimentos Experimentais 4.1 Parte 1 a) Montou-se o circuito experimental proposto apresentado na Figura 1;  b) Utilizou-se as resistências R = 5,48 kΩ (potenciômetro) e R = 220 Ω para as resistências dos LEDs, com tensão de alimentação do amp-op variando de +10V a -10V.

c) Para que níveis de tensão cada um dos LEDs acenderá ? LED 1 acendeu quando a tensão estava acima de 0V até +10V (V+ máx.) e o LED 2 acendeu quando a tensão estava abaixo de 0V até -10V (V- máx). Isso aconteceu porque a outra entrada do amplificador (tensão de referência) estava em 0V (ground).

d) Para que níveis de tensão ambos os LEDs estão apagados neste circuito ?  Não existe nenhuma faixa de tensão onde ambos os LEDs estão apagados (a não ser 0V onde o circuito está desligado), pois o circuito comparador oferece duas possibilidades, maior que a referência ou menor que a referência que é onde cada um dos LEDs opera.

4.2 Parte 2 a) Montou-se o circuito experimental proposto na Figura 2 e calculamos a s tensões de disparo  para o mesmo (cálculo teórico). V+ = 0,15 V V- = -0,15 V  b) Mediu-se as tensões de disparo do comparador (tensões de entrada a partir da qual a saída do circuito chaveia) e obtivemos: Vi = 0,26 V

e

V0 = 0,4 V

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c) Comparando com os valores teóricos verificamos que os valores estão próximos, onde a diferença ocorre devido a imperfeições nos valores experimentais para as resistências e para a fonte de alimentação. Então esses valores medidos são aceitos para o circuito proposto. d) Curva de transferência experimental

3.3

Conclusão

Após a realização do experimento, comprovamos a utilização e a eficiência de um amplificador operacional sendo utilizado como comparador. Notamos que os valores experimentais estiveram próximos dos teóricos, e que os erros ocorreram devido às imperfeições nos valores de resistências e nas determinações das freqüências e também nas medidas realizadas. Verificou-se na prática a funcionalidade de um comparador simples funcionando como chave e de um circuito comparador Schmitt Trigger, observando sua curva de transferência.

3.4

Bibliografia

● [1] SEDRA, A.S.; Smith, K., Microeletrônica, 5ª ed., Pearson, 2010. ● [2]BOYLESTAD, R., Teoria dos circuitos e dispositivos eletrônicos, 8ª ed., São Paulo: PearsonPrentice Hall, 2004. ● [3]RAZAVI, B., Fundamentos de Microeletrônica, LTC, 2010.