Jener Toscano Lins eSilva

1

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

2

Comparador Não‐inversorp

+ Vsat, quando vi > 0.vo =

- Vsat, quando vi < 0.

3

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.

6

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

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

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

10

O il d d WiO oscilador com ponte de Wien

433

12' RPOTRR =+=

3 '2

1

POTRRC

fo

⎟⎞

⎜⎛ +

=π

14

31 vRPOTRvo ×⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ++=

11

O temporizador 555pAplicações:

T i dTemporizadoresGeradores de pulsos

Multivibradores.Mu t v b ado es.

12

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 ++

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

14

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).

16

⎠⎝⎠⎝ 33 RR

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).

17

de desca ga (t)

PUT- Transistor de Unijunção Programável

Circuitos logarítmicosgDesprezando as pconstantes do circuito podemos escrever

ivVo ln−=que:

18

Circuitos antilogarítmicosg

Desprezando asDesprezando as constantes do circuito podemoscircuito podemos escrever que:

viV vieVo −=

19

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 ∞)

21

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 −=

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.

23

negativa.

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

27

Aplicação de reguladores de tensão

28

ExercíciosExercíciosResolvidos

29

ExercíciosExercíciosResolvidos

30

ExercíciosExercíciosResolvidos

31

ExercíciosExercíciosResolvidos

32

ExercíciosExercíciosResolvidos

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