O Circuito Integrado 741

Como são muitos os fabricantes do 741, há vários códigos de identificação possíveis como: uA 741, LM741, NE741, MC741, CA741.

O C.I. 741 é um amplificador operacional e portanto um circuito integrado linear constituído por um bloco amplificador de tensão de alto ganho baseado em transístores (bipolares ou fet) dotado de uma única saída, porém de duas entradas, sendo uma inversora e uma não inversora. É um dispositivo de baixa potência.

Identificação dos pinos de saída (pin out) do 741 (visto por cima)

1/5) Nalgumas aplicações deve-se ligar um trim-pot externo que injecta uma tensão de “correcção de erro” – Offset Null.1

2) Entrada inversora.

3) Entrada não inversora.

4) Alimentação negativa.

6) Saída do amplificador operacional.

7) Alimentação positiva.

8) Não tem ligação interna nem função externa (NC – Not Connected)

O C.I. 741 a partir do correcto arranjo externo de componentes pode funcionar como:

- Amplificador inversor

(usando a entrada inversora)

- Amplificador não inversor

(usando a entrada não inversora)

- Amplificador diferencial

(usando as duas entradas)

- Comparador de tensão

(se sinais de idêntica tensão forem aplicados simultaneamente às duas entradas a saída mostrará 0 Volt)

- Oscilador

- Filtro activo de frequência

Parâmetros e limites do 741

Tensão de alimentação

Alimentação dupla e simétrica (Split)2

Alimentação simples

limite inferior: +3V / -3V

limite superior: +15V / -15V

6 Volt a 30 Volt

Tensão de entrada

UE < Vcc

Ex: Se Vcc=+12/-12V a VE não deve ser superior a +10 /-10 V

Corrente de entrada

Devido à elevada impedância de entrada, as correntes de polarização das entradas são muito pequenas da ordem de 1 µA.

Tensão de saída

Teoricamente: Umáx saída = U alimentação

Na prática: Umáx saída = U alimentação - 1 ou 2 V

Corrente máxima de saída

Não mais do que 5 mA

Dissipação de potência

500 mW

Ganho

O ganho (sem realimentação) pode atingir 100.000.

Frequência máxima

Pode trabalhar com sinais alternados de frequência até cerca de 100 KHz, com uma possibilidade de ganho ainda considerável .

Se f >= 1 MHz o ganho = 1

Impedância de entrada

Elevada (1 Mohm) ou centenas de Mohms (Amp.Op. com entradas FET)

Impedância de saída:

Muito baixa (100 Ohm)

Prática com o circuito integrado 741

1. Ajuste de zero (Off-set) na saída do 741.3

  1. Monte na protoboard o seguinte circuito.

b) Meça com o osciloscópio a tensão de saída Vs. Registe o valor medido.4

c) Se Vs é diferente de zero, reformule o circuito anterior para fazer o ajustamento de zero (Off-set) na saída do 741.

d) Ajuste lentamente o potenciómetro de 10K até medir no osciloscópio uma tensão de saída Vs igual a zero volt.

2. Amplificador inversor com ganho total5

a) Monte na protoboard o seguinte circuito:

-10

b) Aplique um sinal contínuo de 1V na entrada Ve, meça e visualize com o osciloscópio a tensão de saída Vs.

c) Que relação existe entre a polaridade do sinal de entrada e de saída? Visualize com o osciloscópio.

d) Observe que Vs é aproximadamente igual a Vcc (12 V), já que o ganho neste arranjo é total.

A realimentação.

Parte do sinal presente na saída é aplicado à entrada.

Amp. Op.

Realimentação negativa

(faz-se a realimentação para a entrada inversora (E -)

Amplificador linear

Realimentação positiva

(faz-se a realimentação para a entrada não inversora (E +)

Oscilador

3. Amplificador inversor com ganho fixo.6

a) Monte na protoboard o seguinte circuito:

b) Dimensione Rr e Re7 de forma que o ganho do circuito seja 10.

c) Aplique um sinal contínuo de -1V à entrada Ve e meça com o osciloscópio a tensão à saída Vs. Faça a comparação entre o valor medido e o valor teórico.

d) Visualize no osciloscópio e registe o sinal de entrada e o sinal de saída e compare-os quanto à sua polaridade.

4. Amplificador não inversor com realimentação negativa total.8

a) Monte na protoboard o seguinte circuito:

b) Aplique um sinal alternado de pico de 3V à entrada Ve e meça com o osciloscópio a tensão de pico na saída Vs. Qual é o ganho deste amplificador? Porquê?

c) Visualize no osciloscópio e registe o sinal de entrada e o sinal de saída e compare-os quanto à sua polaridade.

5. Amplificador não inversor com ganho fixo.9

a) Monte na protoboard o seguinte circuito:

b) Dimensione Ra e Rb10 de forma que o ganho do circuito seja 48.

c) Aplique um sinal alternado de 0,2V de pico à entrada Ve11 e meça com o osciloscópio a tensão de pico de saída Vs. Faça a comparação entre o valor medido e o valor teórico.

d) Visualize no osciloscópio e registe o sinal de entrada e o sinal de saída e compare-os quanto à sua polaridade.

6. Arranjos com ganho ajustável12como amplificador inversor

a) Monte na protoboard o seguinte circuito:

b) Aplique um sinal alternado de pico de 0,1 V à entrada Ve e meça com o osciloscópio a tensão de pico na saída Vs. Actue no potenciómetro e observe o que acontece à tensão de saída e à polaridade do sinal.

c) Registe o valor mínimo e máximo da tensão de saída medida no osciloscópio e compare-os com os valores teóricos.

Arranjos com ganho ajustável13como amplificador não inversor

a) Monte na protoboard o seguinte circuito:

b) Aplique um sinal alternado de pico de 0,1 V à entrada Ve e meça com o osciloscópio a tensão de pico na saída Vs. Actue no potenciómetro e observe o que acontece à tensão de saída e à polaridade do sinal.

c) Registe o valor mínimo e máximo da tensão de saída medida no osciloscópio e compare-os com os valores teóricos.

7. O Amp. Op. 741 como oscilador14

a) Monte na protoboard o seguinte circuito:

f ≈ 5 KHz

b) Com o osciloscópio meça a tensão de saída, a frequência do sinal e visualize a forma de onda.

c) Substitua o condensador de 10n por um de 4,7n. Meça a frequência do sinal. Compare-a com a alínea anterior.

d) Substitua o condensador de 4,7n por um de 2,2n. Meça a frequência do sinal. Compare-a com a alínea anterior.

e) Que tipos de realimentação existem nesse circuito ? Quais os componentes que a promovem ? Qual é a função do condensador ?

Lucínio Preza de Araújo

http://www.prof2000.pt/users/lpa

1 Devido aos transístores de entrada não serem idênticos, é provocado um desbalanceamento interno que resulta numa tensão de saída, mesmo quando as entradas são iguais (essa tensão é chamada OFF SET) para corrigir este erro liga-se um potenciómetro ou trim-pot entre os terminais 1 e 5 que com um ajuste correcto possibilita o anulamento do erro de saída.

2A alimentação de um Amp.Op. deve ser dupla e simétrica. Essa divisão(split)da fonte deve-se à frequente necessidade de um zero central para referencial, principalmente da tensão de saída. Essa especial configuração das linhas de alimentação permitem que tanto o nível como a própria polaridade do sinal obtido na saída do Amp.Op. possam deslocar-se tanto para cima quanto para baixo de um zero de referência.

3 O Amp. Op. 741 não é compensado, daí que se V2 = V3 Þ Vs não é igual a 0 V.

Só é necessário fazer este ajustamento em aplicações que requerem boa precisão.

4Teoricamente:

V2= 0V Vs= Ganho x ( 0 -- 0 )

V3= 0V Vs= 0V

5Não há realimentação negativa. Este arranjo é pouco usado.

6É a configuração mais usada nos Amp. Op. A possibilidade de se ajustar com grande precisão o ganho faz com que tal arranjo seja muito útil em aplicações e projectos de instrumentos de medida, de sensoreamento e controle.

7Sabe-se que : Ganho = Rr / Re. Esta expressão é válida em c.c. ou em c.a. para f<= 30 KHz.

8Como a impedância de entrada é muito alta e a de saída muito baixa pode esta configuração ser usada como adaptador de impedância entre andares. Este arranjo é designado por seguidor de tensão. É muito usado em circuitos de entrada para aparelhos de medida, sensoreamento, etc.

9É um arranjo bastante utilizado, quando não se pretende a inversão do sinal de entrada e se quer uma elevada impedância de entrada.

10Sabe-se que : Ganho = ( Ra / Rb ) + 1 .Esta expressão é válida em c.c. ou em c.a. para f<= 30 KHz.

11Para trabalhar com sinais de corrente alternada são intercalados condensadores na entrada Ve e na saída Vs para bloquear a componente contínua.

12Sabendo-se que o Ganho = Rr / Re logo, o ganho no esquema apresentado é ajustável de 1 a 100.

13Sabendo-se que o Ganho = ( Ra / Rb ) + 1 logo, o ganho no esquema apresentado é ajustável de 1 a 100.

14Um oscilador é um amplificador com bom ganho, dotado de uma rede de realimentação positiva,. A frequência de oscilação depende do desfasamento provocado pela rede de realimentação (conjunto resistência e condensador).

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