Monte o circuito como amplificador operacional CA3140 como a amplificador inversor, não inversor e BUFFER. Considere um sinal de entrada DC de 0,1 V (usar divisor de tensão). Avalie os valores de entrada e saída do amplificador. Configure diferentes ganhos. Discuta os resultados.

Passo 1

Beleza, vamos lá! Nesse exercício, a gente precisa montar três tipos de amplificadores operacionais usando o CA3140: um amplificador inversor, um não inversor e um BUFFER. Vamos trabalhar com um sinal de entrada DC de 0,1 V, que vamos obter usando um divisor de tensão. Para resolver isso, vamos precisar entender como esses amplificadores funcionam, escolher os resistores certos para configurar os ganhos desejados e então calcular os valores de entrada e saída para cada configuração.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é um amplificador operacional (op-amp). Ele é um componente eletrônico que pode amplificar um sinal de entrada. Dependendo de como a gente conecta os resistores ao redor dele, ele pode funcionar de maneiras diferentes: como inversor, não inversor ou BUFFER.

Passo 3

Vamos começar com o Amplificador Inversor. Nesse modo, o sinal de entrada é aplicado à entrada inversora (-) do op-amp, e a não inversora (+) é conectada ao terra. O ganho desse amplificador é dado por:
G = -RfRin
Onde:
  • $ R_f $ é o resistor de realimentação.
  • $ R_{in} $ é o resistor de entrada.
Escolhendo $ R_f = 10k\Omega $ e $ R_{in} = 10k\Omega $, o ganho será:
Rf

Passo 4

Agora, vamos para o Amplificador Não Inversor. Aqui, o sinal de entrada é aplicado à entrada não inversora (+), e a inversora (-) recebe a realimentação. O ganho desse amplificador é dado por:
G = 1 + RfRin
Escolhendo $ R_f = 10k\Omega $ e $ R_{in} = 10k\Omega $, o ganho será:
Rf = 10kOmega

Passo 5

Por último, vamos configurar o BUFFER ou Seguidor de Tensão. Nesse modo, o ganho é 1, ou seja, a saída é igual à entrada. Para isso, basta conectar a saída diretamente à entrada inversora (-) e aplicar o sinal de entrada na entrada não inversora (+).
G = 1

Passo 6

Vamos usar um divisor de tensão para obter o sinal de entrada DC de 0,1 V. Suponha que temos uma fonte de 5 V e usamos dois resistores iguais em série para dividir a tensão:
Ventrada = R2R1 + R2 times Vfonte = 10k10k + 10k times 5V = 2,5V
Mas como queremos 0,1 V, ajustamos os valores ou adicionamos um potenciômetro para obter a tensão desejada.

Passo 7

Agora, avaliando os valores de entrada e saída para cada configuração:
  • Inversor:
    • Entrada: 0,1 V
    • Ganho: -1
    • Saída: $ 0,1 V \times (-1) = -0,1 V $
  • Não Inversor:
    • Entrada: 0,1 V
    • Ganho: 2
    • Saída: $ 0,1 V \times 2 = 0,2 V $
  • BUFFER:
    • Entrada: 0,1 V
    • Ganho: 1
    • Saída: $ 0,1 V \times 1 = 0,1 V $

Passo 8

Para configurar diferentes ganhos, podemos variar os valores de $ R_f $ e $ R_{in} $. Por exemplo, se quisermos um ganho de 5 no amplificador não inversor:
Rf
Escolhendo $ R_{in} = 10k\Omega $, então $ R_f = 40k\Omega $.

Passo 9

Discussão dos Resultados:
  • No Amplificador Inversor, o sinal de saída é invertido e tem a mesma amplitude da entrada.
  • No Amplificador Não Inversor, o sinal de saída mantém a mesma fase da entrada e tem uma amplitude maior, de acordo com o ganho configurado.
  • No BUFFER, a saída acompanha exatamente a entrada sem amplificação, servindo para isolar circuitos ou proporcionar maior capacidade de corrente.
A escolha do tipo de amplificador depende da aplicação desejada, seja para inverter o sinal, amplificá-lo ou apenas isolar.

Resposta

Finalizando, com um sinal de entrada DC de 0,1 V:
  • Amplificador Inversor: Saída = -0,1 V
  • Amplificador Não Inversor: Saída = 0,2 V
  • BUFFER: Saída = 0,1 V
Ao configurar diferentes ganhos ajustando os resistores, podemos obter variadas amplificações conforme a necessidade do circuito.

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