Projete um comparador com histerese não inversor para um UTP
e
. As fonte de alimentação é simétrica de
. O AmpOp é railto-rail. Utilizar resistores da TABELA E24 com no máximo dois elementos para cada resistência calculada.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa projetar um comparador com histerese não inversor. Isso significa que vamos criar um circuito que compara um sinal de entrada com um limiar e muda seu estado quando a entrada ultrapassa esse limiar, com certa “folga” para evitar oscilações. No caso, temos um UTP de 4 V (Ponto de Transição Superior) e um LTP de 0 V (Ponto de Transição Inferior). A fonte de alimentação é simétrica de ±12 V, e o Amplificador Operacional (AmpOp) é rail-to-rail, ou seja, consegue operar próximo aos limites da fonte. A gente também vai usar resistores da Tabela E24, que têm valores padronizados e com no máximo dois elementos para cada resistência que calcularmos.
Passo 2
Primeiro, vamos entender como funciona um comparador com histerese não inversor. Esse tipo de comparador tem dois pontos de transição: um para quando o sinal de entrada está subindo (UTP) e outro para quando está descendo (LTP). A histerese ajuda a evitar que o comparador oscile quando o sinal de entrada está próximo ao limiar.
Passo 3
Como o comparador é não inversor, a entrada positiva (+) será o ponto onde aplicamos o sinal de entrada, e a entrada negativa (–) será usada para definir os limiares de tensão (UTP e LTP) através de um divisor resistivo. A gente precisa definir os resistores dessa realimentação para estabelecer esses pontos de transição.
Passo 4
Vamos definir o limiar de mudança para alta e para baixa. Quando a entrada supera o UTP (4 V), a saída do comparador vai para o +12 V. Quando a entrada cai abaixo do LTP (0 V), a saída vai para o -12 V. Usaremos essas informações para determinar os valores dos resistores.
Passo 5
Para calcular os resistores, usamos a seguinte fórmula para o ponto de histerese:
Onde:
-
é o limiar de tensão (UTP ou LTP), -
é a tensão de referência na entrada inversora, -
é o resistor de realimentação, -
é o resistor ligado à entrada inversora.
Passo 6
Como temos dois limiares (4 V e 0 V), vamos configurar dois pares de resistores para cada ponto. Vamos assumir que
é metade da fonte de alimentação, ou seja, 0 V, mas como o LTP é 0 V, ajustamos
para que isso funcione corretamente.
Passo 7
Na verdade, para simplificar, podemos usar um único par de resistores para criar a histerese desejada. Vamos definir:
Usando a fórmula da histerese, ajustamos
e
para obter essa diferença.
Passo 8
Vamos escolher um valor padrão para
, por exemplo, 10 kΩ (um valor comum na Tabela E24). Então, podemos calcular
usando:
Assumindo que
é 1 V, por exemplo, teríamos:
Passo 9
Agora, verificamos se esses valores estão na Tabela E24. 10 kΩ e 30 kΩ são valores disponíveis na Tabela E24, então estamos dentro das especificações.
Passo 10
Por fim, conectamos os resistores no circuito do comparador não inversor. O resistor de 10 kΩ (
) vai entre a saída e a entrada inversora, e o resistor de 30 kΩ (
) vai entre a entrada inversora e o terra. A entrada não inversora recebe o sinal de entrada que será comparado.
Resposta
Os resistores escolhidos para o comparador são 10 kΩ e 30 kΩ, ambos disponíveis na Tabela E24. Com esses valores, o comparador com histerese não inversor atenderá aos requisitos de UTP = 4 V e LTP = 0 V, operando com uma fonte de alimentação simétrica de ±12 V e um AmpOp rail-to-rail.
Exercícios relacionados
Projete um comparador com histerese inversor para um UTP
e LTP
. As fonte de alimentação é simétrica de
. O AmpOp é rail-torail. Utilizar resistores da TABELA E24 com no máximo dois elementos para cada resistência calculada.
A um corpo eletricamente neutro adiciona-se uma carga
e uma carga
, onde
é a carga elementar (
). Qual a carga total extra adquirida por este corpo?
Resposta:
Resposta:
O circuito da Figura 8 está no regime estacionário antes de a chave ser fechada no instante
. A corrente
é dada por
(a) Determine a energia armazenada em cada indutor antes que a chave seja aberta.
(b) Determine a energia armazenada em cada indutor 200 ms após a abertura da chave.
(a) Determine a energia armazenada em cada indutor antes que a chave seja aberta.
(b) Determine a energia armazenada em cada indutor 200 ms após a abertura da chave.
Determine a constante de tempo
do circuito após a abertura da chave, em segundos, considerando três casas decimais em sua resposta.