ATPS 2014_1_Eng_Eletrica_5_Materiais_Eletroeletronicos

Amplificadores Operacionais I – Circuitos básicos

Introdução

O amplificador operacional ou simplesmente Amp-OP foi

projetado inicialmente para realizar operações

matemáticas como soma, subtração, integração,

diferenciação, etc., daí o nome operacional.

Um único amplificador operacional pode realizar as mais

diferentes funções, sendo estas determinadas por poucos

elementos conectados externamente.

O amplificador operacional é largamente utilizado na computação analógica e nos sistemas

analógicos de controle industrial. Apesar da técnica analógica estar sendo substituída pela

técnica digital, o campo de aplicação dos amplificadores operacionais tem-se expandido muito,

principalmente na área de instrumentação e controle industrial. Isto é explicado pelo fato de que

a maioria das grandezas físicas (temperatura, pressão, vazão, força, torque, umidade, etc.) são

analógicas. Assim, estes sinais analógicos para serem processados digitalmente, precisam

primeiro ser convertidos em sinais elétricos através de transdutores, e depois convertidos em

sinais elétricos digitais através de conversores A/D (analógico/digital), dois circuitos que utilizam

o amplificador operacional.

O uso destes amplificadores especialmente usados para operar com poucos elementos externos

adicionais, permitiu a adaptação de uma nova técnica de projeto de circuitos eletrônicos. Esta

técnica consiste simplesmente na seleção de um amplificador adequado e a conexão de poucos

componentes externos para formar um subsistema completo, liberando o projetista do tedioso e

demorado projeto do amplificador em si.

Por este motivo o Amp-OP pode ser considerado um bloco funcional tão básico como o

transistor, porém muito mais precioso e fácil de ser utilizado.

O sucesso do Amp-OP se deve à disponibilidade de amplificadores de alto desempenho,

confiáveis, fáceis de serem utilizados e, principalmente, de baixo custo, prontos para o uso.

Atualmente existem milhares de amplificadores operacionais comercialmente acessíveis,

produzidos por uma centena de fabricantes tradicionais.

A arquitetura

O Amp-OP possui internamente uma centena de elementos como transistores, diodos resistores

e pequenos capacitores formando um circuito bastante complexo.

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Para entendermos seu funcionamento e significado de alguns parâmetros, apresentaremos um

diagrama de blocos simplificado.

Entrada diferencial ⇒ O Amp-Op é caracterizado pela sua entrada diferencial, ou seja,

possui duas entradas, sendo uma inversora e outra não inversora.

 Entrada inversora (−): um sinal aplicado nesta entrada aparecerá na saída, amplificado e

com polaridade invertida.

 Entrada não inversora (+): um sinal aplicado nesta entrada aparecerá na saída,

amplificado e com a mesma polaridade.

Estágio intermediário ⇒ Compensa eventuais distúrbios operacionais entre entrada e saída

como, perda de amplitude de sinal, casamento de impedâncias, etc.

Seguidor de emissor push pull ⇒ Possui alta impedância de entrada e baixa impedância de

saída, deve ser usado entre fontes de alta impedância e cargas de baixa impedância,

minimizando assim, perdas através da impedância da fonte.

Características do amplificador operacional

Um amplificador operacional ideal teria alguns parâmetros nulos e outros infinitos. Como isso

não se consegue na prática, alguns são bastante baixos e outros são bastante altos.

Veja o modelo do Amp-op ideal e alguns parâmetros importantes:

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Ideal Real (μA741)

Ganho (A) Infinito Acima de 10000

Resposta em freqüência (BW) De zero a infinito -

Impedância de entrada (Zi) Infinita 2 M

Impedância de saída (Zo) Nula 75

Razão de rejeição em modo comum Infinito 90dB

“Drift” (insensibilidade à temperatura) Nulo -

Simbologia

O amplificador operacional é representado por um triângulo que aponta em direção ao fluxo de

sinal.

Simbologia simplificada Simbologia completa

Na figura acima, há uma simbologia simplificada usada para fins teóricos, já a completa é usada

mais em questões práticas.

Nota: Os sinais de (+) e (–) representam respectivamente as estradas não inversora e inversora

do AOP.

Terminais