Amplificador Operacional
Aula09: Circuitos Não Lineares - Comparadores de Nível
Amplificador Operacional
Aula09: Circuitos Não Lineares - Comparadores de Nível
1.
Comparador de Nível Inversor
Num comparador de nível
a tensão de entrada é comparada com uma tensão de referencia VR, Fig01.
Se Ve > VR a saída. será -VCC e se Ve < VR a saída mudará para +VCC.
Teoricamente se Ve = VR então a saída será nula, porem devido ao altíssimo ganho do AO basta que Ve seja alguns décimos de mV maior ou menor que VR para a saída mudar para -VCC ou para+VCC, por isso mesmo esses
|
|
( a ) ( b ) |
|
Fig01: Comparador de nível inversor e sua curva característica de transferência |
|
Desenhar
o gráfico da tensão de saída em função do
tempo (VSxt) para o circuito da Fig02 .
Dados: ve= 5senwt(V) Vsat(+) = +14V Vsat(-) = -14V
Clique aqui para obter o arquivo
|
Fig02: Circuito para o exercício resolvido |
Solução: Calculemos primeiramente a tensão de referencia VR (tensão na entrada não inversora ).
Enquanto Ve< 2,3V a saída será alta ( +14V ) e quando Ve >2,3V a saída será baixa ( -14V ) ou graficamente:
|
Fig03: Formas de onda para o exercício |
3. Experiência AO 17 - Comparador de Nível
3.1. Abra o arquivo EXP17 MicroCap8 ou Exp17 Multisim2001, identifique o circuito da Fig04. Calcule o valor da tensão de referencia para cada uma das posições da chave, indique os valores na Tabela I.
3.2. Meça a tensão de referencia para cada posição da chave.
3.3. Meça a tensão de referencia para cada posição da chave observando as formas de onda de entrada e saída.
|
Fig04: Comparador de nível |
Tabela I
Tensão de Referencia (VR) |
|||
Calculado |
Medido |
||
Posição A |
Posição B |
Posição A |
Posição B |
|
|
|
|
3.4. O que acontece com a onda quadrada de saída se a tensão de referencia aumentar?
3.5. Conclusões:
4. Comparador de Janela
Este circuito também é chamado de comparador de faixa ou detetor de faixa, e dá uma tensão negativa ou nula na saída quando a entrada estiver dentro de uma determinada faixa de valores, e dá uma saída positiva quando fora da faixa, figura 05.
Na Figura 05, considerandoVR2 maior do que VR1, temos as seguintes possibilidades :
Ve > VR2. A saída do AO2 é +VCC e, portanto D2 conduz. A saída do AO1 é -VCC, portanto D1 estará polarizado reversamente, VS = +VCC.
b) VR1 < Ve < VR2. A saída dos dois AOs será -VCC, portanto os dois diodos estarão cortados. A saída VS = 0.
c) Ve <
VR1. A
saída do AO1 é +VCC,
logo D1 conduz.
A saída do AO2
é -VCC e
D2,
portanto estará aberto. Nessas condições a saída
VS =
+ VCC.
Resulta a seguinte curva de transferência, figura 06.
Na prática, às tensões VR2 e VR1 serão associadas a uma variável qualquer como temperatura (T2 e T1 ) ou nível (L2 e L1).
Caso a grandeza a ser comparada seja temperatura, a tensão Ve é obtida num divisor de tensão que tem um termistor (PTC ou NTC). Enquanto a temperatura estiver dentro de uma determinada faixa a saída será zero e nada acontece, porém se a temperatura sair da faixa, a saída muda para nível alto e um alarme soa.
