Atividade 01
Dedução Colaborativa do Ganho Inversor
Em pequenos grupos, os alunos partem do esquema do amplificador inversor e, aplicando as duas regras do AmpOp ideal passo a passo, deduzem a expressão V_out = -(Rf/R1)·V_in. Cada grupo apresenta a sua dedução numa folha A3 para o gallery walk subsequente, onde discutem as diferenças de notação e organização.
Como é que as duas regras do AmpOp ideal (corrente nula nas entradas e tensão diferencial nula) permitem deduzir o ganho do amplificador inversor?
Sugestão de FacilitaçãoNa Dedução Colaborativa, antecipe que muitos grupos vão ter dificuldade em justificar a "massa virtual". Tenha pronto um diagrama complementar que mostre que, se a tensão diferencial é zero e a entrada não-inversora está à massa, a entrada inversora está obrigatoriamente a 0 V.
O que observarApresente três esquemas de AmpOp (inversor de ganho -5, não-inversor de ganho +5, somador de dois sinais com ganho -1 em cada). Peça aos alunos para calcularem os valores das resistências dados outros (por exemplo, R1 = 10 kΩ, calcular Rf) em menos de cinco minutos.
AplicarAnalisarAvaliarCriarConsciência SocialTomada de Decisão
Gerar Aula Completa→· · ·
Atividade 02
Laboratório de Configurações: Inversor versus Não-Inversor
Os pares montam num protoboard um amplificador inversor de ganho -10 e, em seguida, um não-inversor de ganho +10, usando um LM358 alimentado a ±12 V. Aplicam um sinal sinusoidal de 1 kHz e amplitude 0.5 V e observam no osciloscópio (ou simulador) o sinal de saída de cada configuração. Comparam ganho, fase e ponto de saturação.
Compare o amplificador inversor e o não-inversor em termos de ganho, impedância de entrada e relação de fase.
Sugestão de FacilitaçãoNo Laboratório de Configurações, garanta que os alunos identifiquem o desfasamento de 180° do inversor e a saturação simétrica próxima de ±10-11 V (ligeiramente inferior à alimentação devido às limitações do AmpOp real). Estes dois desvios face ao modelo ideal são instrutivos.
O que observarColoque a questão para debate em pares: "Por que motivo o amplificador não-inversor tem impedância de entrada muito superior à do inversor?" Os alunos articulam que a entrada não-inversora não conduz corrente (regra do AmpOp ideal) enquanto no inversor a corrente entra através de R1, e partilham em grande grupo.
AplicarAnalisarAvaliarCriarConsciência SocialTomada de Decisão
Gerar Aula Completa→· · ·
Atividade 03
Projeto Aplicado: Misturador de Áudio Somador
Os grupos projetam, montam e testam um pequeno misturador de áudio para dois canais usando um AmpOp em configuração somadora inversora. Calculam as resistências para que cada canal tenha um ganho individual ajustável (por exemplo, -1 e -2). Testam com dois sinais (um tom puro de 440 Hz de um gerador e uma melodia simples de um telemóvel) e verificam auditivamente o resultado.
Projete um circuito somador inversor para uma aplicação simples (por exemplo, mistura de dois sinais de áudio) e justifique a escolha das resistências.
Sugestão de FacilitaçãoNo Projeto Misturador, sugira que os grupos comecem com resistências iguais (Rf = R1 = R2, ganhos -1) para validar o conceito básico, e depois ajustem os valores de R1 e R2 para obter os ganhos pedidos. Recorde que o sinal de saída é a soma invertida dos sinais de entrada ponderados.
O que observarNo fim do Laboratório de Configurações, peça aos alunos para escreverem num cartão o ganho medido em cada uma das configurações (inversora e não-inversora), e uma frase identificando a saturação observada e a sua relação com a tensão de alimentação.
AplicarAnalisarAvaliarCriarConsciência SocialTomada de Decisão
Gerar Aula Completa→Algumas notas sobre lecionar esta unidade
Comece pela analogia do "AmpOp como balança" em malha aberta: qualquer desequilíbrio nas entradas leva imediatamente a saturação. A realimentação negativa é a "mão que reequilibra a balança", e é essa ação que permite o controlo fino do ganho. Esta analogia torna o conceito de massa virtual intuitivo antes da formalização algébrica.
Os alunos demonstram capacidade de identificar visualmente as três configurações fundamentais, calcular o ganho a partir das resistências (e vice-versa), prever o ponto de saturação para uma alimentação dada, e justificar a escolha de uma configuração em função da aplicação (somar sinais, amplificar sem inverter fase, isolar uma fonte de alta impedância).
Atenção a estes erros comuns
Na Dedução Colaborativa, alguns grupos vão tentar "memorizar" a fórmula -Rf/R1 sem perceber a dedução, e ficam perdidos perante um circuito ligeiramente diferente.
Recuse aceitar respostas só com a fórmula. Exija sempre que mostrem onde aplicaram a regra da corrente nula e onde aplicaram a regra da tensão diferencial nula. A dedução por aplicação das duas regras é robusta a variações de circuito; a memorização não.
No Laboratório de Configurações, os alunos podem confundir o desfasamento de 180° do amplificador inversor com "amplitude negativa" e descartar a leitura como errada.
Reforce no quadro a interpretação: um sinal sinusoidal multiplicado por -1 é o mesmo sinal sinusoidal desfasado de 180° (meio período). Mostre-o no osciloscópio sobrepondo os dois traços e marcando o ponto onde um cruza zero a subir enquanto o outro cruza zero a descer.
Metodologias usadas neste resumo