Um Amplificador Operacional (abreviado como amp-op) é um amplificador de tensão de alto ganho, com entrada em modo diferencial e acoplamento direto, tipicamente com saída single-ended. Ele pode gerar um potencial de saída (em relação ao terra) centenas de milhares de vezes maior do que a diferença de potencial na entrada. Recebeu esse nome porque era inicialmente usado principalmente em circuitos de computação analógicos, como operações de adição e subtração.

Princípio de funcionamento do amplificador operacional

A entrada diferencial de um amplificador operacional inclui uma tensão de entrada não inversora e uma tensão de entrada inversora. Um amplificador operacional ideal amplifica apenas a diferença entre as duas tensões, que é chamada de tensão de entrada no modo diferencial. A tensão de saída do amplificador operacional é dada pela seguinte fórmula:

Vout = (V+ - V-) * Ado

onde Ado é o ganho diferencial de malha aberta do amplificador operacional.

Amplificador Operacional Ideal

Um amplificador operacional ideal geralmente tem as seguintes características:

1. Ganho infinito em malha aberta (Ado = +∞): Uma propriedade importante de um amplificador operacional ideal é que, no estado de malha aberta, o sinal diferencial na entrada tem um ganho de tensão infinitamente grande, o que torna o amplificador operacional muito adequado para adicionar uma configuração de feedback negativo em aplicações práticas.

2. Impedância de entrada infinita (Zin/Rin = ∞): Os terminais de entrada de um amplificador operacional ideal não permitem a passagem de corrente, ou seja, os sinais de corrente nos terminais V+ e V- são sempre zero, o que significa que a impedância de entrada é infinita.

3. Tensão de offset de entrada zero

4. Largura de banda infinita (BW = ∞) com deslocamento de fase zero e taxa de variação infinita: Um amplificador operacional ideal amplificará sinais de entrada de qualquer frequência com o mesmo ganho diferencial, sem alterações devido à mudança de frequência do sinal.

5. Impedância de saída zero (Zout/Rout = 0): O terminal de saída de um amplificador operacional ideal é uma fonte de tensão perfeita. Independentemente da variação da corrente que flui para a carga do amplificador, a tensão de saída do amplificador permanece constante, ou seja, a impedância de saída é zero.

6. Ruído zero

7. Razão de rejeição de modo comum infinita (CMRR = ∞): Um amplificador operacional ideal só consegue responder à diferença de tensão entre os terminais V+ e V-, ou seja, amplifica apenas a parte (V+ - V-). A parte comum dos dois sinais de entrada (ou seja, o sinal de modo comum) é completamente ignorada.

8. Taxa de rejeição de fornecimento de energia infinita

Todas essas idealizações não podem ser totalmente realizadas. Resistores e capacitores equivalentes podem ser usados no modelo do amplificador operacional para simular os parâmetros não infinitos ou não nulos de um amplificador operacional real. Dessa forma, os projetistas podem levar essas influências em consideração no desempenho geral do circuito final. O impacto de alguns parâmetros no projeto final pode ser insignificante, mas outros parâmetros que realmente restringem o desempenho final devem ser calculados.

Projetos de aplicativos comuns

(1) Amplificador inversor de malha fechada

A figura acima mostra o circuito de um amplificador inversor de malha fechada. Supondo que este amplificador de malha fechada utilize um amplificador operacional ideal, devido ao seu ganho infinito em malha aberta, os dois terminais de entrada do amplificador operacional são o terra virtual. Além disso, como a impedância de entrada é infinita, a corrente de Vin para V- é igual à corrente de V- para Vout, então:

(2) Amplificador de malha fechada não inversor

A figura acima mostra o circuito de um amplificador de malha fechada não inversor. A realimentação negativa determina o ganho de malha fechada Acl = Vout/Vin através dos resistores divisores de tensão Rf e Rg. O equilíbrio é estabelecido quando Vout é suficiente para tornar a tensão no terminal inversor igual a Vin. Portanto, o ganho de tensão de todo o circuito é 1 + Rf/Rg. A fórmula da tensão de saída é:

(3) Víbora

A figura acima mostra um circuito somador. Sob a condição de um amplificador operacional ideal, como a impedância de entrada é infinita, a corrente em R1 é igual à corrente em R2 e, da mesma forma, a corrente em R3 é igual à corrente em R4. Portanto:

(V1-V+)/R1=(V+-V2)/R2

(Vout-V-)/R3=V_/R4

Também devido ao curto-circuito virtual, há: V+=V_

Então pode-se deduzir que :Vout=V1+V2

(4) Circuito Integrador

A figura acima mostra um circuito integrador. Sob a condição de um amplificador operacional ideal, o ganho em malha aberta é infinito, a tensão no terminal de entrada inversor é igual à do terminal não inversor e, como a impedância de entrada é infinita, a corrente em R1 é igual à corrente em C1.

A corrente que passa por R1 i=V?/R?

A corrente que passa por C1 i=C·dU./dt

Então Vout =((-1/(R?·C?)·fV?dt

A tensão de saída é proporcional à integral da tensão de entrada ao longo do tempo, por isso é chamado de circuito integrador.

(5) Circuito Diferenciador

A figura acima mostra um circuito diferenciador. Sob a condição de um amplificador operacional ideal, o ganho em malha aberta é infinito, a tensão no terminal de entrada inversor é igual à do terminal não inversor e, como a impedância de entrada é infinita, a corrente em R1 é igual à corrente em C1.

Se V1 for uma tensão CC aplicada repentinamente, a saída Vout corresponde a um pulso na direção oposta a V1.

Slkor SL8634XS14 Amplificador operacional geral SOP-14

Sobre SLKOR:

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