aplicações não lineares
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Jener Toscano Lins eSilva
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ComparadoresComparadoresSão circuitos não‐lineares.A íd á l l ( V ) A saída sempre está num valor alto (+Vsat), ou num valor baixo (‐Vsat).E i f d li i í i d íd d Existem formas de se limitar os níveis de saída, de modo que os mesmos não atinjam a saturação.B i i d i i d dBasicamente existem dois tipos de comparadores:
Não‐inversorInversor
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Comparador Não‐inversorp
+ Vsat, quando vi > 0.vo =
- Vsat, quando vi < 0.
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Comparador Inversorp
+ Vsat, quando vi < 0.vo =
- Vsat quando vi > 0Vsat, quando vi > 0.
+ Vsat quando vi < Vref+ Vsat, quando vi < Vref.vo =
- Vsat, quando vi > Vref.
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Os três comparadores estudadospComparador não‐inversor
v1 = 0v1 = 0v2 = viv0 = Avo . vi
)(AComparador inversorv1 = viv 0
)( 12 vvAv voo −=
v2 = 0v0 = ‐ Avo . vi
Comparador inversor com referência não‐nulapv1 = viv2 = Vref
A (V f i)v0= Avo . (Vref – vi)
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Limitação da tensão de saídaO í i d ã íd fi li i d l õ d Os níveis de tensão na saída ficam limitados pelas tensões de regulação dos diodos Zener´s, acrescidos de 0,7 volts (Vz + 0,7).Os diodos Zener´s poder ser diferentes (saída assimétrica)Os diodos Zener s poder ser diferentes (saída assimétrica).Os diodos retificadores protegem o circuito comparador de possíveis sobretensões ou sobrecorrentespossíveis sobretensões ou sobrecorrentes.
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Limitação da tensão de saídaçNeste método se faz necessário o incremento necessário o incremento de um resistor R1 de aproximadamente 330Ωp 33para limitar a corrente sobre os diodos.Esse método é mais aconselhável, pois apresenta menor apresenta menor distorção no sinal de saída.sa da.
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Comparadores sob a forma de CIsComparadores sob a forma de CIsLM311 é um comparador de alta l id d d ã ( )velocidade de comutação (200 ns).
Compatível com as famílias lógicas TTL CMOS (t b lh TTL e CMOS (trabalha com uma única fonte de alimentação de +5 Vcc).Vcc).Trabalha com resistor de elevação (pull‐up), pois tem suas saída em (p p), pcoletor aberto.LM339 com quatro comparadores independentes.Trabalha simetricamente ou com uma única fonte de alimentação na faixa de 2 à 36 Vcc. 8
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Comparador regenerativo ouComparador regenerativo ouSCHMITT TRIGGERUm comparador comum apresenta chaveamentos em pcada um dos pontos de interseção (chaveamentos Tensão de
disparoi
falsos).Para eliminar esse problema,
superior e inferior
utiliza‐se uma margem de tensão de histerese(VH).
VH apresenta um atraso na DIDSH VVV −=
H pmudança de estado da saída do comparador. 9
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Projetando comparadores regenerativos
( )R1 ( )
( )satDI
satDS
VRR
RV
VRR
RV
−×+
=
+×+
=
1
21
1
RR + 21
VH = 50mV a 100mV
( )satDS VRRV +×=
2
1
( )satDI VRRV −×=
2
1
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O il d d WiO oscilador com ponte de Wien
433
12' RPOTRR =+=
3 '2
1
POTRRC
fo
⎟⎞
⎜⎛ +
=π
14
31 vRPOTRvo ×⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛ ++=
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O temporizador 555pAplicações:
T i dTemporizadoresGeradores de pulsos
Multivibradores.Mu t v b ado es.
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CircuitosCircuitoscom o 555com o 555
TTTf 11
+==
RRRCf
TTT
])[(69301
21
++=
+
CRRf
RRRC
)2(443,1
])[(693,0 221
+=
++
CRR )2( 21 +
2111 RRttTT +
222
21
21
21
11
2RttTT
RRttTTT
L
H
===
+=
+==
13
2121 2RRttTL ++
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Multivibradores com Amp‐Opp pUm multivibrador é um circuito que apresenta dois estados de saída (alto ou baixo)estados de saída (alto ou baixo).
Monoestável (único estado estável)74LS121 74LS123 CA55574LS121, 74LS123, CA555
Biestável/flip‐flop (dois estados estáveis)74LS76 74LS11274LS76, 74LS112
Astável (dois estados instáveis)CA555,CA 741, LF351, LF356, LM307, CA1458CA555,CA 741, LF351, LF356, LM307, CA1458
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Comportamento dos multivibradores
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O multivibrador astável com amp‐opConsiderações importantes de projeto:1) A amplitude do sinal de saída poder ser reduzida
t é d d ã d l d t ã datravés da redução do valor da tensão de alimentação ou utilizando dois diodos Zener´s.2) O capacitor “C” não pode ser eletrolítico, pois a tensão sobre o capacitor não é contínuatensão sobre o capacitor não é contínua. 3) A tensão diferencial entre as entradas “não-inversora” e “inversora” deve ser aproximadamente igual ao dobro da tensão de alimentação do amp-igual ao dobro da tensão de alimentação do amp-op, para não queimar o mesmo (ex.: devemos utilizar uma tensão diferencial de ±30 Vcc, para um amp-op alimentado com ±15 Vcc)
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+×××=⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+×××= 2
12
121log6,421ln2RRCR
RRCRT
amp op alimentado com ±15 Vcc).
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⎠⎝⎠⎝ 33 RR
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Gerador de onda dente‐de‐serraA freqüência do sinal de saída e determinada pela constante de tempo RC, bem como pela amplitude pré‐ajustada para o mesmo (V )(Vp):
i
F
vVVpRCT )( −
=
Obs.: consideramos o período como sendoperíodo como sendo apenas o tempo de carga do capacitor, desprezando o tempo de descarga (t).
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de desca ga (t)
PUT- Transistor de Unijunção Programável
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Circuitos logarítmicosgDesprezando as pconstantes do circuito podemos escrever
ivVo ln−=que:
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Circuitos antilogarítmicosg
Desprezando asDesprezando as constantes do circuito podemoscircuito podemos escrever que:
viV vieVo −=
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Ci it lti li dCircuito multiplicador de variáveisde variáveis
Combinando os circuitos logarítmico e antilogarítmicopode mos implementar di f õ t i diversas funções, tais como:
X1/2
X²X²X³/1/XX/YXY
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R tifi d d i ã dRetificador de precisão de meia‐onda com amp‐opmeia‐onda com amp‐op
Um diodo retificador comum não consegue retificar sinais de níveis abaixo de 0,7 volts.
Quando Vi < 0 Vo = 0Quando Vi > 0 Vo = Avo Vd – VD, o vo d D,mas Vo =Vi – Vd, Assim:
DoiVo VVVAVo ∴−−= )(
Vo
D
Vo
Vo
VVA
VViA
AVo+
−+
=11
iVVo = (supondo Vi > 0 e Avo ∞)
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Retificador de precisão de d l tonda completa com amp‐op
No semi-ciclo positivo: Ai
RV
RVRVo ⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛ +−=
2
i
ii
iA
VVoVVVo
VV
=−=
−=2
No semi ciclo negativo: i
RVRVo ⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛ −−= 0
22
iVVo −=
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Amp‐op em circuitos de potênciaPara acionar uma carga que requer uma corrente superior à capacidade normal do amp opsuperior à capacidade normal do amp‐op.
O diodo D tem a função de proteger o transistor Q1proteger o transistor Q1.O resistor R3 (de1kΩ) tem a função de limitar a corrente no diodo D (1N914 ou 1N4148) na base do(1N914 ou 1N4148) na base do transistor Q1 (seu valor depende da corrente e potência da carga) .O ganho do circuito é dado por:O ganho do circuito é dado por:Avf = –R2/R1, pois, Q1,RE,D e R3participam da realimentação negativa.
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negativa.
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Amp‐op em circuitos d ê ide potênciaPara acionar cargas utilizando Para acionar cargas utilizando comparadores em vez de amp‐op.
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A i itAmp‐op em circuitos de potênciade potência
Para acionar cargas utilizando amp op utilizando amp‐op de potência.Ex : LM675 Ex.: LM675
3A,W 20W
16 ~ 60 VccA dB Avo ≈ 90dB (malha aberta)SR 8V/µsSR = 8V/µsBW = 5,5 MHz
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Amp‐op em circuitos de potênciaPara acionar cargas utilizando amp‐op de potência.Ex.: LM12 (National)( )
10A,80W 80W SR = 9V/µsTO‐3TO 3
Ex.: PA46 (APEX)150V150V75W5A5A
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Reguladores de tensãogDespresando VBE de Q1, temos:
VRV ×⎟⎟⎞
⎜⎜⎛+≈ 21 refo V
RV ×⎟⎟
⎠⎜⎜⎝+≈
3
1
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Aplicação de reguladores de tensão
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ExercíciosExercíciosResolvidos
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ExercíciosExercíciosResolvidos
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ExercíciosExercíciosResolvidos
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ExercíciosExercíciosResolvidos
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ExercíciosExercíciosResolvidos
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