Projete circuitos com Amp Ops que realizem as equações abaixo.
f) V o=15 \mathrm{~V} se V 1>5 \mathrm{~V} e -15 V se \mathrm{V} 1<5 \mathrm{~V}

Passo 1

O enunciado pede um circuito com amplificadores operacionais que implemente
\;V_{o}=\begin{cases} +15\text{ V},&\text{se }V_{1}>5\text{ V},\\\\ -15\text{ V},&\text{se }V_{1}<5\text{ V}. \end{cases}
O conteúdo aqui é o de comparador em malha aberta: um amp-op satura nos trilhos de alimentação ( \pm15 V) dependendo do sinal em suas entradas.

Passo 2

Em malha aberta, o amp-op atua como comparador:
– Se a tensão no terminal não inversor ( +) for maior que a tensão no inversor ( -), a saída vai para a saturação positiva ( +15 V).
– Caso contrário, vai para a saturação negativa ( -15 V).
Logo, basta conectar V_{1} ao terminal + e uma referência de 5 V ao terminal -.

Passo 3

Precisamos gerar uma referência fixa de 5 V a partir da fonte de +15 V. Uma forma simples é usar um divisor resistivo e um buffer não inversor para isolar a referência:
V_{\text{ref}} = \frac{R_2}{R_1+R_2}\times 15\text{ V}.
Escolhendo, por exemplo, R_1=20\text{ k}\Omega e R_2=10\text{ k}\Omega, obtemos
V_{\text{ref}}=\frac{10}{20+10}\times15\text{ V}=5\text{ V}.
Em seguida, aplicamos esse sinal ao amplificador em configuração seguidor de tensão (ganho unitário) para manter V_{\text{ref}} estável.

Passo 4

O circuito final usa dois amp-ops:
1. Amp-op 1 como seguidor de V_{\text{ref}}:
– Alimentação \pm15 V
+ recebe o nó do divisor 20\text{k} \mathbin{/} 10\text{k}
- em realimentação direta da saída
– Saída = 5 V constante
2. Amp-op 2 como comparador aberto:
– Alimentação \pm15 V
– Terminal + recebe V_{1}
– Terminal - recebe a saída (seguida) de 5 V
– Sem realimentação (malha aberta)
– Saída vai a +15 V se V_{1} > 5 V, e a -15 V se V_{1} < 5 V.

Resposta

O circuito é um comparador não inversor de referência 5 V alimentado em \pm15 V, em que a referência é gerada por divisor 20\text{k}/10\text{k} e buffer unity-gain.

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