Enunciado

O amp op no circuito da Figura P5.4 é ideal.

a) Calcule v o se v a = 1,5 V e v b = 0 V.

b) Calcule v o se v a = -0,5 V e v b = 0 V.

c) Calcule v o se v a = 1 V e v b = 2,5 V.

d) Calcule v o se v a = 2,5 V e v b = 1 V.

e) Calcule v o se v a = 2,5 V e v b = 0 V.

f) Se v b = 2 V, especifique a faixa de variação de v a tal que o amplificador não se sature.

Passo 1

Neste problema temos uma característica um pouco diferente dos anteriores: não conhecemos os valores das fontes de tensão, mas não criemos pânico, vamos apenas deixar em função de v a e v b .

Primeiro de tudo vamos escrever a equação de ganho:

v b - v a 5 k + v b - v o 40 k = 0

Multiplicando ambos os lados por 40k:

v b - v a 5 k * 40 k + v b - v o 40 k * 40 k = 0 → ( v b - v a ) * 8 + ( v b - v o ) = 0

Isolando o v o temos:

v o = ( v b - v a ) * 8 + v b → v o = - 8 v a + 9 v b

Bingo! agora que temos a expressão da tensão de saída basta usar para os valores dados!

Passo 2

Vamos substituir os valores na equação que encontramos para cada letra:

a) v a = 1.5 V , v b = 0 V :

v o = - 8 * 1.5 + 9 * 0 = - 12 V

b) v a = - 0.5 V , v b = 0 V :

v o = - 8 * - 0.5 + 9 * 0 = 4 V

c) v a = 1 V , v b = 2.5 V :

v o = - 8 * 1 + 9 * 2.5 = 14.5 V

d) v a = 2.5 V , v b = 1 V :

v o = - 8 * 2.5 + 9 * 1 = - 11 V

e) v a = 2.5 V , v b = 0 V :

v o = - 8 * 2.5 + 9 * 0 = - 20 V

Neste caso acima devemos lembrar da condição de saturação: a tensão de saída fica limitada ao valor da alimentação, no caso, os 16V

f) Com v b = 2 V , substituindo na equação de v o e igualando tudo à tensão de alimentação ( ± 16 V ):

v o = - 8 * v a + 9 * 2 = ± 16 V

Fazendo o v o primeiro para o valor positivo:

- v a = 16 - 18 8 → v a = 0.25 V

Agora para o valor negativo:

- v a = - 16 - 18 8 → v a = 4.25 V

Assim, a faixa de tensão que podemos colocar em v a para v b = 2 V e o amplificador não saturar é:

0.25 V ≤ v a ≤ 4.25 V

Resposta

a) v o = - 12 V

b) v o = 4 V

c) v o = 14.5 V

d) v o = - 11 V

e) v o = - 16 V

f) 0.25 V ≤ v a ≤ 4.25 V

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