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Aula09 Indice de Aulas Aula11

Amplificador Operacional
Aula 10: Comparadores de Nível
Referencia
UTILIZANDO ELETRÔNICA COM AO, SCR, TRIAC,SCR,555 Albuquerque e Seabra

1. Comparador de nivel inversor

Num comparador de nível a tensão de entrada,Ve, é comparada com uma tensão de referencia VR, Figura 1. Se Ve> VR a saída. será -VCC e se Ve< VR a saída. mudará para +VCC. Teoricamente se Ve = VR então a saída será nula, porem devido ao altíssimo ganho do AO basta que Ve seja alguns décimos de mV maior ou menor que V para a saída mudar para -VCC ou para +VCC

( a ) ( b ) ( c )

Figura 1 - ( a ) Comparador de nível inversor ( b ) curva característica de transferência ( c ) formas de onda de entrada e saida

Fonte: Multisim v.14

Exercício resolvido 1

Desenhar o gráfico da tensão de saída em função do tempo ( Vsxt ) para o circuito .

Dados: Ve= 5sen(wt) (V) Vsat(+) = +12 V Vsat(-) = -12 V

Figura 2 - Circuito para exercicio resolvido 1

Solução: Calculemos primeiramente a tensão de referencia VR (tensão na entrada não inversora ).

Como é um divisor de tensão: V+=VR= 2k.12V/(10k+2k)= 2 V

Então se Ve< 2V a saída será alta ( +12V ) e quando Ve >2V a saída será baixa ( -12V ) ou graficamente. Em vermelho é a tensão na saida e em preto a senoide de entrada.

Figura 3 - Graficos de entrada e saida para exercicio resolvido 1

2. Comparador de janela

Este circuito também é chamado de comparador de faixa ou detetor de faixa, e dá uma tensão negativa ou nula na saída quando a entrada estiver dentro de uma determinada faixa de valores, e dá uma saída positiva quando fora da faixa, Figura 2. Na pratica podemos associar, através de transdutores, um valor de tensão à uma grandeza fisica (nivel, temperatura, pressão, luz, etc), desta forma é possível construir um circuito que detecte se a temperatura de um determinado processo se encontra dentro de uma faixa pré estabelecida.

Por exemplo, se a grandeza a ser comparada é temperatura, a tensão Ve é obtida num divisor de tensão que tem um termistor (PTC ou NTC). Enquanto a temperatura estiver dentro de uma determinada faixa a saída será zero e nada acontece, porém se a temperatura sair da faixa, a saída muda para nível alto e um alarme soa.

( a ) ( b )

Figura 4 - Comparador de janela ( a ) circuito ( b ) grafico da saida em função da entrada

2. Experiência: Comparador de nível

2.1. Abra o arquivo ExpAO_27 Comparador de Nivel Inversor (Multisim 14) e identifique o circuito da Figura 3. Com a chave na posição A a tensão de referencia, VR, vale aproximadamente 2 V. Na posição B voce pode variar a tensão de referencia variando o valor da resistencia variavel Rv. Ve esta ajustada, inicialmente, em 5Vpico/senoidal/1 kHz. Esta tensão é comparada com VR.

Arquivo Comparador de nível Multisim Live

Figura 5 - Comparador de nivel para experiencia

Fonte: Multisim V.14

2.2. Indique os valores calculados e medidos.

Chave em A: Calculado: V_R = _________ Medidos: V_R = ______

Chave em B Rv no maximo (10k): Calculado: VR = _________ Medidos: VR = ___________

Rv no minimo (0k): Calculado: VR = _________ Medidos: VR = ___________

Rv no meio (5k): Calculado: VR = _________ Medidos: VR = ___________

2.2 Para cada valor do item 2.2. o que acontece com a onda quadrada de saída se a tensão de referencia aumenta ?

2.3. Abra o arquivo ExpAO_28 Comparador de janela (Multisim 14) e identifique o circuito da Figura 6, comparador de janela. Calcule quais são os valores de tensão que determinarão a janela (VR2 e VR1). Anote na tabela 1. Anote esses valores como VR2 (valor máximo) e VR1 (Valor mínimo). Inicie a simulação e meça os valores de transição inferior (VR1) e superior (VR2) anote na tabela 2 e para isso varie a resistencia variavel (que simula um sensor) usando a letra A (maiuscula) e a letra a (miniscula) do teclado.

Arquivo Comparador de Janela Multisim Live

Figura 6 - Comparador de janela para experiencia

Tabela 1 - Comparador de janela - valores de transição

Tensões de Transição
Calculados		Medidos
VR2	VR1	VR2	VR1

2.4. Meça a tensão na saida dos AOs para cada faixa de valores de entrada ( Ve<VR1, VR1<Ve<VR2 e Ve>VR2). Anote esses valores na tabela 2.

Tabela 2 - Valores medidos das saidas para cada faixa

Ve<VR1		VR1<Ve<VR2		Ve>VR2
Vs1	Vs2	Vs1	Vs2	Vs1	Vs2

2.5. Abra o arquivo ExpAO_28_Comparador_de_janela_senoidal (Multisim 14) e identifique o circuito da Figura 5. Inicie a simulação anotando as formas de onda de entrada (Ve) e saida (Vs). Verifique se as formas de onda estão de acordo com o funcionamento do circuito.

Arquivo Multisim Live

Passe o mouse aqui e observe a janela e os niveis de transição (6V e 2V no Multisim Live).

Figura 7 - Comparador de janela com entrada senoidal

2.6. Escrevas as suas conclusões

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