Concurso: Amplificador subtrator

Esta questão vem do NC-UFPR, Concurso da Itaipu para Engenharia Elétrica em 2019.

Este é uma questão bem simples sobre amplificadores subtratores implementados com AMPOPs (amplificadores operacionais).

Questão

(Adaptada) 43 – Após a análise de um equipamento eletrônico com comportamento anômalo, a equipe de engenharia identificou um componente como potencial causa do mau funcionamento: um amplificador operacional (AMPOP). A equipe então isolou o componente e criou um circuito de testes, demonstrado abaixo, que é continuamente monitorado. Para que seja possível identificar eventuais problemas, é necessário determinar o valor da corrente i (no resistor de 8 kΩ), para comparações com o valor medido. Levando em consideração os dados apresentados, assinale a alternativa correta com o valor da corrente i, considerando o circuito como ideal.

Alimentação  +--6kΩ---+
±20 V        |        |
             |  |\    |
+-------3kΩ--+--|-\   |
|               |  )--+
|   +--10kΩ--+--|+/   |
|   |        |  |/    |
-   +        |       8kΩ
5V  6V      5kΩ       |
+   -        |      i v
|   |        |        |
+---+--------+--------+

a) 0,03 mA.

b) 0,2 mA.

c) 2 mA.

d) 2,5 mA.

e) 4 mA.

Solução

Este é um amplificador subtrator, cuja tensão de saída é a subtração ponderada dos sinais da entrada. Veja mais sobre amplificador subtrator o post Amplificador subtrator.

vO = (1+Rf/R1)[R3/(R2+R3)]vi+ – (Rf/R1)vi-

Rf = 6 kΩ

R1 = 3 kΩ

R2 = 10 kΩ

R3 = 5 kΩ

vi- = -5 V

vi+ = +6 V

vO = (1+6/3)(1/3)vi+ – (6/3)vi- = vi+ – 2vi-

vO = 6 – 2×(-5) = 6 + 10 = +16 V

Assim, a tensão de saída vO=+16 V é menor que +20 V a tensão de alimentação do AMPOP e a saída não satura.

A corrente de saída do circuito depende da tensão de saída e do resistor de saída.

i = vO/RO = (16 V)/(8 kΩ) = 2 mA

Portanto a alternativa correta é c) 2 mA.

Comentários:

  • Poderíamos aplicar o Teorema da Superposição no amplificador e determinar a saída para cada uma das entradas. Isso divide o problema em dois problemas menores. Obteríamos saídas vOi+ = 6 V (amplificador não-inversor) e vOi- = 10 V (amplificador inversor) e a saída total seria vO = vOi+ + vOi- = 16 V.

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Autor: Djones Boni

Engenheiro Eletricista e Eletrônico. Professor de Engenharia Eletrônica na UTFPR Toledo. Interesses: Sistemas eletrônicos embarcados e de tempo real.

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