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Amplificador Operacional
Aula 08: Diferenciador
Referencia
UTILIZANDO ELETRÔNICA COM AO, SCR, TRIAC,SCR,555  Albuquerque e Seabra

1.  Diferenciador
  Neste  circuito  a tensão de saída (VS)  é proporcional à derivada  da tensão de entrada  (Ve), Figura  1.


Figura 1 - Circuito diferenciador

A expressão da tensão  na saída do circuito é dada por:



OBS:  Se  você não conhece  o que é derivada, procure compreender  que,  o  circuito tem como finalidade  provocar modificações  em uma forma  de onda, por exemplo, converter uma onda triangular em onda quadrada).

       Na prática o circuito da figura 1 é afetado por sinais de  alta freqüência,  principalmente  devido à ruídos, provocando picos de  saturação (não  esqueça que  XC=1/(2.p.f.C ).
A  solução é limitar o ganho nas altas freqüência  colocando  em série com  C um resistor RS.  Este resistor  introduz uma freqüência  de corte  (fc) e desta forma  o circuito só funcionará como diferenciador para  freqüências muito abaixo desta freqüência. A figura  2  mostra o circuito e a curva de resposta em freqüência.

Se f<<<fc  significará que  R>>>Xc e desta forma R+Xc é aproximadamente R, portanto o circuito da figura 2 tem praticamente o mesmo comportamento do circuito da figura 1.


                              ( a )

                                  ( b )
Figura 2 -   ( a )  Circuito diferenciador pratico   ( b ) Curva de resposta em  frequencia

Observe  que o circuito é basicamente um filtro passa altas. Como o ganho no patamar  é maior do que 1   o filtro é chamado de Filtro Ativo.  O circuito pode se comportar como um amplificador  inversor de ganho  -  R/Rs se a frequencia de operação for maior que a frequencia de  corte que calculada por:


1.1. Entrada é onda quadrada
Se a entrada  é uma onda quadrada  de frequencia muito menor que a frequencia de corte a tensão na saida serão pulsos  positivos na descida da onda quadrada e pulsos negativos na subida. Não esquecer que o circuito é inversor, figura 3.

Figura 3 - Formas de onda de entrada, Ve, e saida, Vs, de um circuito diferenciador, quando a entrada é quadrada

Como a entrada é constante, a derivada de uma constante é zero, somente durante a mudança haverá saida.

1.2. Entrada triangular
Se a entrada for uma onda triangular a saida é constante e negativa durante a rampa de subida e positiva durante a descida, figura 4.

Figura 4 - Formas de onda de entrada, Ve, e saida, Vs, de um circuito diferenciador, quando a entrada é triangular

Como a entrada é uma rampa de inclinação constante, a derivada é uma constante.

2.   Experiência: O  Diferenciador                                                 
2.1. Abra o arquivo ExpAO_23   Diferenciador,   identifique o circuito  da  Figura 5. Calcule a sua freqüência de corte  f, e anote na    Tabela 1.  Use o Bode  plotter (Multisim) para obter a curva de resposta em frequencia  e determine a frequencia de corte, que a frequencia para a qual o ganho é 3 dB menor que no patamar. Anote na tabela 1. Caso deseje precisão vá em View>>Grapher, configure o grafico em seguida usando um dos cursores obtenha a frequencia de corte.


Figura 5 - Diferenciador pratico para experiencia
Freqüência             de Corte
Calculada
Medida por Simulação

2.2. Ajuste a tensão  de entrada em, onda quadrada,  0.5 VP,  e   numa freqüência    10 vezes maior do que a freqüência  de corte.  Anote as formas de onda da entrada e saída .


2.3.   Ajuste a tensão de  entrada em,   onda quadrada,0.5 VP, e   numa freqüência   10  vezes menor do que a freqüência  de corte.  Anote as formas de onda da entrada e saída
2.3. Ajuste a tensão de entrada em,  onda triangular,  0.5 VP, e   numa freqüência   10 vezes menor do que a freqüência de corte. Anote as formas de onda da entrada e saída;

2.4.  Repita os itens  2.2. e 2.3   usando uma onda senoidal  com  os mesmos valores de frequencia e amplitude dos itens  2.2  2.3. Que tipo de modificação existe entre   a entrada e a saída ? Comente
2.5. Conclusões:
Qualquer duvida consulte o livro  Utilizando Eletronica com AO - Ed Erica - Albuquerque, R.O; Seabra, A.C,
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