Amplificar operacional

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Universidade Federal de Lavras Departamento de Ciência da Computação

COM145 – Eletrônica Básica

Amplificadores Operacionais

Prof. João C. Giacomin – DCC-UFLA

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Amplificadores Operacionais

Amplificadores Operacionais
Este texto foi escrito pelo prof. João Giacomin como parte do material de estudos para a disciplina de Eletrônica Básica do curso de Ciência da Computação. Partedo texto foi colhido em sites específicos de eletrônica na Internete. São indicados dois livros como fonte principal de consulta para os alunos: 1 – Malvino, A.P. ELETRÔNICA, Vol. 2, 2 a edição – Capítulos de 18 a 21 e item 22.9 . 2 – A. Pertence Jr. Amplificadores Operacionais – Capítulos de 1 ao 5.

1) Introdução
Aproximadamente 1/3 dos CI’s lineares são Amplificadores Operacionais (AmpOp).Isso decorre da necessidade de se ter um circuito amplificador de fácil construção e controle, e de boa qualidade. Os Amp Op são amplificadores que trabalham com tensão contínua tão bem como com tensão alternada. As suas principais características são: - Alta impedância de entrada - Baixa impedância de saída - Alto ganho - Possibilidade de operar como amplificador diferencial

2) Símbolo
Umamplificador analógico é sempre representado como um triângulo em que um dos vértices é a saída. O desenho abaixo mostra o diagrama esquemático de um Amplificador Operacional com seu modelo mais usual, onde se vê uma resistência de entrada (Ri) e um circuito de saída representado pelo equivalente Thévenin. Neste esquema, a fonte Vth é dependente da corrente através de Ri, e Rth representa a impedânciade saída do amplificador.

V1 – entrada não inversora V2 – entrada inversora Vo – saída

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3) Princípio de operação
3.1) Amplificador diferença

A figura ao lado representa o circuito de entrada de um amplificador operacional, este circuito é conhecido como Amplificador Diferença, devido ao fato da tensão de saídaVsaída ser diretamente proporcional à diferença entre as tensões de entrada (V1 – V2). Idealmente os transistores T1 e T2 são idênticos, tal como os dois resistores de coletor, o que faz a tensão de saída ser igual a zero, quando V 1=V2.

3.2) Circuito com uma saída

Se for utilizado somente um dos terminais de saída, o resistor de coletor do outro transistor pode ser retirado, uma vez que estepassa a trabalhar como seguidor de emissor. Então a tensão de saída deverá ser medida em relação ao potencial de zero volts, mas continua sendo proporcional à diferença V1 – V2. Além disso, basta ligar ao potencial de zero volts uma das entradas, para que o amplificador diferença funcione como um amplificador de uma entrada e uma saída apenas.

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3.3) Circuito completo Abaixo, é mostrado um diagrama esquemático de um circuito simplificado de um amplificador operacional, onde se verifica a divisão entre circuito de entrada, com amplificador diferença, e circuito de saída com amplificador de potência.

+ Vcc

V–

V+

Vo = Av.( V+ – V– )

Amplif. Diferença

– VEE

Estágio de saída

A figura abaixo é umdiagrama simplificado de um amplificador operacional LM741, o mais popular, e um dos mais antigos.

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4) Representação de um Amp Op
Um Amp. Op. pode ser entendido como um circuito amplificador de alto ganho, onde a entrada é representada por uma resistência de alto valor e a saída por uma fonte de tensão controlada e umaresistência em série.

Vth = Av ( V1 – V2 ) Ro = Rth

Para um 741, Av = 100.000 ; Ro = 75Ω.

5) Características de Amplificadores Operacionais
Av = Ganho de tensão diferencial: Av = Vo V1 − V2

Normalmente dado em dB (deciBeis). Para um 741, Av = 100 dB. Para calcular o ganho de tensão em dB basta fazer: Av(dB) = 20 log |Av|, que no caso do 741, será Av(dB) = 20 log 100000 = 20 log 105...
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