Projetos com Amplificadores Operacionais
2) Projete um circuito cuja saída seja uma onda senoidal com amplitude variável ( 0-10 \mathrm{~V} ) utilizando Amp Ops, uma fonte senoidal de amplitude 15 V e frequência de 1 Hz e resistores/ potenciômetros/capacitores que achar necessário.

Passo 1

O enunciado pede um circuito que receba uma fonte senoidal de 15,V de amplitude e 1,Hz e entregue na saída a mesma forma de onda senoidal, porém com amplitude ajustável entre 0 e 10,V. O conteúdo envolvido é projeto de amplificador operacional com ganho variável, fazendo uso de potenciômetro como resistor de realimentação para controlar a amplitude.

Passo 2

Para variar a amplitude da senoide, podemos usar um estágio inversor com ganho \displaystyle -\frac{R_f}{R_{in}}. Se V_{\text{in}} tem amplitude 15,V, então a amplitude de V_{A} será
A_A = 15\cdot\frac{R_f}{R_{in}}.
Para que A_A varie de 0 a 10,V, basta escolher a razão máxima
\frac{R_f}{R_{in}}\Big|_{\max}=\frac{10}{15}=\tfrac{2}{3}.
Por exemplo, fixamos R_{in}=15,kΩ e usamos um potenciômetro de R_f=10,kΩ no lugar do resistor de realimentação. Girando o potenciômetro, o ganho varia de 0 a 10/15=2/3.

Passo 3

Como o estágio da etapa anterior inverte a fase, podemos recuperar a fase original com um segundo amplificador inversor em ganho unitário. Basta usar R_{in2}=R_{f2}=10,kΩ nesse segundo op-amp, o que garante
V_{\text{out}} = -1\cdot V_{A} = -1\bigl(-\tfrac{R_f}{R_{in}}\,V_{\text{in}}\bigr) =\frac{R_f}{R_{in}}\,V_{\text{in}},
com fase igual à da fonte.

Passo 4

Resumo dos componentes e conexões:
• Estágio 1 (inversor variável):
R_{in}=15,kΩ entre a fonte senoidal e o - do amp-op.
– Potenciômetro R_f=10,kΩ entre saída e o - do mesmo amp-op.
+ do amp-op ligado a terra.
• Estágio 2 (inversor unitário):
R_{in2}=10,kΩ entre saída do estágio 1 e o - do segundo amp-op.
R_{f2}=10,kΩ entre saída do segundo amp-op e o - do segundo amp-op.
+ do segundo amp-op ligado a terra.
A saída final desse segundo amp-op é uma senoide de 1,Hz com amplitude ajustável de 0 a 10,V, conforme a posição do potenciômetro.

Resposta

O circuito consiste em dois amplificadores operacionais em série:
(1) um inversor de ganho ajustável \displaystyle -\frac{R_f}{R_{in}} com R_{in}=15\,\text{kΩ} e R_f pot de 10\,\text{kΩ}, para dar amplitude de 0 a 10,V quando a entrada é 15,V;
(2) um inversor unitário ( R_{in2}=R_{f2}=10\,\text{kΩ}) para restaurar a fase, resultando em saída senoidal de 0 10,V de amplitude.

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