25/03/13

Circuito de massa virtual CMV2A

Uma ferramenta muito útil em qualquer laboratório de electrónica, o CMV2A é um circuito de massa virtual com excelentes características. A sua ampla gama de tensões de funcionamento, de 8 a 32V, torna-o adequado à generalidade das situações de teste. Além disso, é capaz de fornecer ou drenar até 2A pelo seu terminal de massa, o suficiente para alimentar a maioria dos circuitos. O CMV2A tem protecções contra inversões de polaridade e contra transientes gerados por cargas indutivas na saída e, além disso, a corrente à massa é limitada internamente. No entanto, para evitar quaisquer danos por sobrecarga, a fonte de alimentação a utilizar deve ter a corrente limitada a um valor não superior a 5A.

Parâmetros de funcionamento:
- V d. mín. = 8V
- V d. máx. = 32V
- I L máx. = 5A

Características eléctricas:
- I d. (V d. = 8V, I L = 0A) = 17,4mA
- I d. (V d. = 32V, I L = 0A) = 18,6mA

Características de operação:
- Limite de corrente à massa: ±2,021A
- Ruído: < 0,2mVrms

O elemento principal do circuito é um amplificador operacional de potência OPA548, configurado como seguidor de tensão. Porém, em vez de haver uma ligação directa entre a saída e a entrada inversora do amplificador, a realimentação faz-se através do resistor R5. A inclusão desse resistor, a par com o resistor R4, justifica-se numa situação em que a saída do amplificador operacional é curto-circuitada. Deste modo, as tensões nas entradas nunca saem da gama de tensões em modo comum (CMVR) para o OPA548, mesmo quando a tensão de alimentação é de apenas 8V. O condensador C6 minimiza o ruído que, de outra forma, seria ampliado devido à presença de R4 e R5.

Diagrama do circuito.

De resto, o circuito segue o princípio apresentado no post de 23 de Janeiro. Um divisor de tensão, constituído pelos resistores R2 e R3, define a tensão de referência do circuito. Os condensadores C4 e C5, em paralelo com os resistores anteriores, tornam o divisor de tensão menos susceptível a interferências. O díodo D1 protege todo o circuito contra inversões de polaridade, agindo efectivamente como um curto-circuito quando tal acontece. Por sua vez, os díodos D2 e D3 protegem a saída do amplificador contra picos de tensão provenientes de cargas indutivas. O limite de corrente à massa, funcionalidade inerente ao OPA548, é definido pelo resistor R1, servindo o condensador C3 apenas para suprimir ruído que eventualmente apareça nesse ponto.

Componentes:
C1 – Condensador electrolítico 100µF 50V;
C2/6/7 – Condensador de poliéster 100nF 63V;
C3-5 – Condensador de poliéster 10nF 63V;
D1 – Díodo rectificador Schottky SB550;
D2/3 – Díodo rectificador Schottky SB350;
HS – Dissipador passivo de 1,2°C/W;
IC – Amplificador operacional de potência OPA548;
J1/3 – Borne vermelho;
J2/5 – Borne azul;
J4 – Borne preto;
R1 – Resistor de filme metálico 21,5KΩ±1% 1/8W;
R2/3 – Resistor de filme metálico 10KΩ±1% 1/8W;
R4 – Resistor de carvão 10KΩ±5% 1/8W;
R5 – Resistor de carvão 56KΩ±5% 1/8W;
R6 – Resistor de carvão 10Ω±5% 1/2W.

A placa de circuito impresso é de face simples e, tendo os materiais adequados, pode ser preparada em casa. A sua montagem, embora relativamente fácil, requer alguma atenção. Deverá assim estanhar as pistas mais largas antes de soldar os componentes, em conformidade com o layout da máscara de solda. A base sobre a qual assenta a placa deve ser feita em acrílico preto de 5mm. Existem planos de construção com a indicação de todas as medidas, cortes e furações. Poderá ver uma lista com todo o material necessário nas notas do projecto.

Links importantes:
Diagrama do circuito: http://www.box.com/s/9lnzu2x1b7hignz6d01d
Layout da placa: http://www.box.com/s/e0mtbwi0ddwemyxd2os4
Planos de construção da base: http://www.box.com/s/18boctdclv20ak6a3uzg
Modelo da base (em anim8or): http://www.box.com/s/pkhw0bvtbchmmh5rw1tc
Notas do projecto (contém indicações importantes): http://www.box.com/s/foihcfwv3p7pck7wjaoy
Pasta contendo todos os ficheiros: http://www.box.com/s/5aeka8672bd6hk6p71w9

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