Calcule a tensão de saída Va e a tensão de saída Vb para o circuito seguinte. Observações: Vs = 0,3 V; R2 = 30k ; R1 = 15k ; Vcc = 15V, R4 = 10R3.

Alternativa B - V_a = 6 e V_b = +V_{sat}

Análise do Circuito Eletrônico

O problema apresenta um circuito composto por três estágios com amplificadores operacionais (AOs), seguidos por um transistor. Para encontrar os valores corretos, devemos analisar cada etapa sequencialmente.

1. Primeiro Estágio (AO1)

O primeiro amplificador operacional (AO1) está configurado como um Amplificador Inversor.

• Entrada: V_s = 0,3 \text{ V}
• Resistores: R_1 = 15 \text{ k}\Omega (entrada) e R_2 = 30 \text{ k}\Omega (realimentação).

A tensão de saída deste estágio (V_{s1}) é dada pela fórmula:
V_{s1} = -\frac{R_2}{R_1} \times V_s
V_{s1} = -\frac{30\text{k}}{15\text{k}} \times 0,3\text{ V} = -2 \times 0,3\text{ V} = -0,6 \text{ V}

2. Segundo Estágio (AO2) e Tensão V_a

O segundo amplificador (AO2) também é um Amplificador Inversor, conectado em cascata ao primeiro.

• Entrada: O sinal anterior (V_{s1} = -0,6 \text{ V}) entra pelo resistor R_3.
• Relação de Resistores: A observação informa que R_4 = 10 \cdot R_3, ou seja, \frac{R_4}{R_3} = 10.

Calculamos a tensão V_a:
V_a = -\frac{R_4}{R_3} \times V_{s1}
V_a = -10 \times (-0,6 \text{ V}) = +6 \text{ V}

Isso já elimina as alternativas que indicam V_a = -6 (C, E) ou V_a = -5 (A). Restam as opções B e D.

3. Terceiro Estágio (AO3) e Tensão V_b

O terceiro componente (AO3) atua como um Comparador de Tensão.

• Entrada Inversora (-): Recebe V_a = 6 \text{ V}.
• Entrada Não-Inversora (+): Recebe uma referência (V_{ref}) formada por um divisor de tensão com dois resistores iguais (R) ligados a +V_{CC}.
• Como V_{CC} = 15 \text{ V}, então V_{ref} = \frac{15 \text{ V}}{2} = 7,5 \text{ V}.

Regra do Comparador:

• Se V_+ > V_-, a saída vai para Saturação Positiva (+V_{sat}).
• Se V_+ < V_-, a saída vai para Saturação Negativa (-V_{sat}).

Neste caso:
V_+ (7,5 \text{ V}) > V_- (6 \text{ V})
Portanto, a saída V_b será $+V_{sat}$.

Conclusão

Com base nos cálculos realizados:

1. A tensão intermediária V_a é igual a $6 \text{ V}$.
2. Devido à comparação no AO3, a tensão de saída V_b é $+V_{sat}$.

A alternativa correta é a B.