Amplificadores operacionais

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  • Publicado : 14 de dezembro de 2012
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AMPLIFICADORES OPERACIONAIS


Um amplificador operacional (AMPOP) é um amplificador multiestágio com entradas diferenciais cujas características se aproximam das de um amplificador ideal, que são:
• resistência de entrada infinita, ou seja, o AMPOP não consome corrente do sinal de entrada;
• resistência de saída nula, ou seja, o sinal de saída é entregue integralmente a carga;
•ganho de tensão infinito;
• resposta em freqüência infinita;
• insensibilidade à temperatura.

Dentre as inúmeras aplicações dos AMPOPs, destacam-se: instrumentação e sistemas eletrônicos de controle industrial; eletromedicina; equipamentos de áudio e sistemas de aquisição de dados. A figura abaixo representa um AMPOP, sendo que os 5 terminais apresentados são comuns a todos eles.[pic]: entrada inversora
[pic]: entrada não-inversora
[pic]: terminal de alimentação positiva
[pic]: terminal de alimentação negativa
[pic]: saída



A) COMPARADOR

Utiliza o AMPOP sem realimentação. O valor da tensão de saída é dado por:[pic]
Como o ganho [pic] tende ao infinito, a saída do comparador é a tensão de saturação do próprio amplificador.


Para o comparador inversor












[pic]

Para o comparador não-inversor











[pic]

B) OSCILADOR

Utiliza o AMPOP com realimentação positiva, ou seja, uma conexão entre a saída do amplificador e sua entrada não-inversora.


A saída do amplificador é uma onda quadrada comperíodo dado por:


[pic]







C) AMPLIFICADOR

Utiliza o AMPOP com realimentação negativa. A principal conseqüência desta configuração é a possibilidade de estabelecer um curto-circuito virtual entre os dois terminais de entrada do amplificador. A natureza virtual deste curto-circuito deve-se a existência de uma igualdade entre as tensões, mesmo sem a ligação física dos terminais.

[pic] [pic]

Afigura a seguir apresenta os circuitos típicos onde ocorre o curto-circuito virtual.

[pic]

No circuito (a), a relação entre as tensões é [pic].
No caso específico em que a entrada não-inversora está conectada à terra do circuito (b), o curto-circuito virtual recebe o nome de terra virtual e tem-se [pic].






• Amplificador inversor

Utilizando o conceito de curto-circuito virtual entre asentradas do amplificador, pode-se dizer que a corrente entre os terminais de entrada é nula, ou seja, [pic]. Desta forma,
[pic] [pic]
Portanto, o ganho depende apenas dos resistores [pic] e [pic].


• Amplificador não-inversor

Usando o curto-circuito virtual temos [pic].

Como a impedância de entrada do amplificador é muito alta, podemos considerar que ocorre o divisor de tensão:

[pic]Portanto, o ganho do amplificador não-inversor é sempre maior que 1 e depende somente dos resistores [pic] e [pic]. No caso particular em que [pic] e [pic], tem-se o circuito seguidor de tensão ou buffer.

[pic]

O buffer é usado, principalmente, para isolar estágios de um circuito, não carregando a fonte [pic]. Isso ocorre devido à alta impedância de entrada do amplificador e a baixa impedância desaída. No entanto, a máxima corrente fornecida à carga é a própria corrente de saída do amplificador.



• Amplificador somador inversor

Aplicando a lei das correntes de Kirchoff na entrada inversora, tem-se que:

[pic]

Se [pic] ( [pic].
Se [pic] ( [pic].


Resistor de equalização: para minimizar os efeitos das tensões e correntes de offset, podemos utilizar um resistor de equalização na entradanão-inversora. O resistor de equalização é dado por:

[pic]



• Amplificador diferencial ou subtrator

LCK em [pic]:
[pic]
LCK em [pic]:
[pic]
como [pic], [pic]
• Amplificador de instrumentação

É um amplificador com características especiais:
- Resistência de entrada extremamente alta;
- Resistência de saída menor que a dos AMPOPs comuns;
- CMRR superior a 100dB;...
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