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IFBA – INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO CIÊNCIA E TECNOLOGIA DA BAHIA VITÓRIA DA CONQUISTA Alunos: Ruan Sales Iasmin Moreira Caren Trancoso Salmen Bukzem Disciplina: Eletrônica Analógica

Turma: 2131

Professor: Kenedy Marconi

AMPLIFICADOR OPERACIONAL

25 de NOVEMBRO 2013

Sumário 1. 2. 2.1 2.2 2.3 2.4 3. 4.

Introdução Amplificador Operacional Amplificador Inversor Amplificador Não-Inversor Amplificador Somador Amplificador Diferencial ou Subtrator Conclusão Referências Bibliográficas

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Introdução Amplificadores operacionais são dispositivos com bastante uso no ramo da eletrônica, considerados fundamentais para a construção de circuitos analógicos. Sua função inicial, logo que foi lançado na década de 40, era realizar operações matemáticas que eram fundamentais para a computação analógica da época. Com o ar do tempo, esse dispositivo sofreu varias melhorias se destacando entre os componentes eletrônicos. Atualmente, o mercado dispõe de milhares de modelos de amplificadores operacionais, com um baixo custo e uma alta confiabilidade e praticidade que podem executar as mais variadas funções utilizando de poucos componentes externos.

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Amplificadores Operacionais O Amplificador Operacional é constituído de uma série de transístores, diodos, capacitores e resistores, formando assim um arranjo complexo. São basicamente parte de circuitos, utilizados como conversor digital-analógico e amplificadores de instrumentação.

Figura 2.1 Amplificador operacional típico

A Figura 2.1 ilustra um amplificador comum, formado por um encapsulamento de oito pinos em duas linhas. Na Figura 2.2, o terminal 8 não é utilizado. Os terminais 1 e 5 também não possuem muita relevância no tocante a este trabalho. Os terminais que nos interessam são: 1.

Entrada inversora: terminal 2.

2.

Entrada não inversora: terminal 3.

3.

Saída: terminal 6.

4.

Alimentação positiva V+: terminal 7.

5.

Alimentação negativa V-: terminal 4.

Figura 2.2

A simbologia para o Amp-OP se encontra na Figura 2.3, onde +Vcc equivale ao terminal 7, -Vcc ao terminal 4, Vo ao terminal de saída, V+ representa a entrada não inversora e V- à inversora. As entradas são marcadas com (+) e (-) para sinalizar a não inversora e inversora, respectivamente. De tal maneira, uma entrada aplicada ao terminal não inversor terá a mesma polaridade na saída, assim como uma entrada aplicada ao terminal inversor terá polaridade oposta.

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Figura 2.3

O Amp-OP deve ser alimentado por uma fonte de tensão, representado na Figura 2.4. A Figura 2.5 por sua vez, mostra um circuito equivalente ao amplificador operacional, onde a seção de saída é controlada por uma tensão em série com uma resistência de saída. O Amp-OP sente a diferença entre os dois terminais de entrada, multiplica por um ganho A e faz com que a tensão resultante chegue à saída.

Figura 2.4

Figura 2.5

A é chamado de ganho de tensão de malha aberta, ou seja, é o ganho do Amp-OP sem a realimentação externa da saída para a entrada. Compreender o que significa a realimentação de um Amp-OP é essencial para o entendimento de circuitos com amplificadores. Temos a amplificação negativa e positiva. 

Realimentação Negativa: a saída é

amostrada e parte dela retorna à entrada inversora. O sinal de retorno é combinado com a entrada original e assim tem-se uma relação saída/entrada definida e estável. Figura 2.6 Realimentação Negativa

Aplicações típicas do Amp-OP com realimentação negativa são: filtros ativos,

retificadores

de

precisão,

inversores,

não

inversores,

integradores e diferenciadores, somadores e subtratores, etc.

buffers,

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

Realimentação Positiva: assemelha-se

à realimentação negativa, entretanto, parte do sinal de saída volta à entrada não inversora. Esta

realimentação

acarreta

alguns

inconvenientes como instabilidade do circuito. Figura 2.7

Algumas aplicações comuns do amplificador com realimentação positiva são: osciladores, comparadores com histerese e osciladores. Uma limitação prática do Amp-OP é que a magnitude da tensão de saída não pode exceder |Vcc|, ou seja, a tensão de saída é dependente e limitada pela tensão de alimentação.

Amplificador Inversor O amplificador inversor é o circuito com Amp-OP mais básico. Usa uma realimentação negativa para estabilizar o ganho de tensão total. O motivo pelo qual se faz necessária tal estabilização desse ganho é devido a Figura 2.8

Avol ser demasiado alto e instável para

utilizá-lo sem uma forma de realimentação. Por exemplo, o 741C tem um A vol mínimo de 20.000 e máximo de 200.000.

Amplificador Não-Inversor O amplificador não-inversor é um outro circuito básico com Amp-OP. Por sua vez, este

utiliza

realimentação

negativa

para

estabilizar o ganho de tensão total. Usando este tipo de amplificador, a realimentação negativa também aumenta a impedância de entrada e diminui a impedância de saída.

Figura 2.9

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Amplificador Somador

Figura 2.10 (a) Amplificador somador inversor

Figura 2.10 (b) Amplificador somador não-inversor

Sempre que for preciso combinar dois ou mais sinais analógicos em uma única saída, o amplificador somador é a melhor opção. Ele pode ter quantas entradas forem necessárias para a aplicação. O ganho de cada canal ou entrada é dado pela razão entre a resistência de realimentação e a resistência de entrada desejada. O circuito somador combina com todos os sinais de entrada em uma única saída. A tensão de entrada é multiplicada pelo ganho do canal correspondente e os valores são somados originando a saída total. O mesmo resultado se aplica a qualquer número de entradas.

Amplificador Diferencial ou Subtrator Este circuito proporciona uma tensão de saída igual à diferença entre os sinais aplicados, multiplicados por um ganho. Desta forma temos que: Vo=R2/R1(V2-V1)

Figura 2.11

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Conclusão Os amplificadores operacionais ou Amp-OP têm várias aplicações e podem ser combinados com os mais variados circuitos. Algumas de suas aplicações são os circuitos diferenciadores e integradores, que possuem características variadas e características que devem ser observadas, como em alguns casos de desequilíbrio de frequência, para melhor resultado em determinada aplicação.

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Referências Bibliográficas 1. Alexander, Charles K. e Sadiku, Matthew N. O. Fundamentos de Circuitos Elétricos. [trad.] Gustavo Guimarães Parma. Porto Alegre : Bookman, 2003. 2. Silva, Clodoaldo. Amplificadores Operacionais I. s.l. : Clube da Eletrônica, 2012. 3. Malvino, Albert e Bates, David J. Eletrônica. [trad.] José Lucimar do Nascimento. 7. s.l. : Bookman, 2007. Vol. 2.