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Enunciado

Elétrica - James W. Nilsson, Circuitos Elétricos- Ed: 10º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 23

O amp op no circuito da Figura P5.23 é ideal.

a) Qual é a configuração desse circuito amp op?

b) Determine vo em termos de vs .

c) Determine a faixa de valores para vs tal que vo não sature e o amp op permaneça em sua região linear de operação.

Passo 1

Boraaa galerinha, aniimaaa, vamos resolver mais um!!

Só bora então!!

Vamos começar esse exercício redesenhando o circuito representando as tensões dos nós v n   e   v p no circuito como mostrado na figura a seguir

Passo 2

  1. Na figura anterior, a entrada é aplicada ao terminal positivo do amplificador operacional, portanto, é um amplificador não inversor.

    2. Logo podemos concluir que a configuração do amplificador operacional é a m p l i f i c a d o r   n a o   i n v e r s o r .

    Passo 3

  2. Aplicando a lei das correntes de Kirchhoff no nó v p

    3. v p - 5 16 × 10 3 + v p - v s 24 × 10 3 = 0

    3 v p - 15 + 2 v p - 2 v s 48 × 10 3 = 0

    5 v p - 15 - 2 v s = 0

    5 v p = 2 v s + 15

    v p = 2 5 v s + 3

    O amplificador operacional fornecido é ideal, então as tensões nos nós inversores não inversores são iguais.

    v p = v n

    Substituindo temos

    2 5 v s + 3 = v n

    v n = 2 5 v s + 3

    Aplicando a lei das correntes de Kirchhoff no nó v n

    v n - 0 24 × 10 3 + v n - v o 96 × 10 3 = 0

    4 v n + v n - v o 96 × 10 3 = 0

    5 v n = v o

    v o = 5 v n

    v o = 5 2 5 v s + 3

    = 2 v s + 15

    Assim, a tensão v o em termos de v s é

    v o = 2 v s + 15

    Passo 4

  3. A tensão de saída em função de v s é

v o = 2 v s + 15

Reorganizando a expressão da seguinte maneira

v s = v o - 15 2

Se o amplificador estiver dentro da região linear de operação, então a faixa de v o deve ser - 10   V ≤ v o ≤ 10   , porque a fonte de alimentação positiva é de 10 V e a fonte de alimentação negativa é de -10 V.

Substituindo esses limites na expressão temos

Se v o = 10   V

v s = 10 - 15 2

v s = - 2.5   V

Se v o = - 10   V

v s = - 10 - 15 2

v s = - 1 2.5   V

Portanto, o intervalo de v s para a região linear de operação é de - 12.5 V ≤ v s ≤ - 2.5   V .

Resposta

  1. Logo podemos concluir que a configuração do amplificador operacional é a m p l i f i c a d o r   n a o   i n v e r s o r .
  2. v o = 2 v s + 15
  3. Portanto, o intervalo de v s para a região linear de operação é de - 12.5 V ≤ v s ≤ - 2.5   V .

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