A Amplificadores Operacionais

Amplificador Operacional

1 Conceitos Fundamentais

1.1 Definição

O Amplificador Operacional é um amplificador muitiestágio com entrada diferencial cujas características se aproximam das de um amplificador ideal.

1.2 Características

Impedância de entrada infinita; Impedância de saída nula; Ganho de tensão Infinito; Resposta de freqüência infinita; Insensibilidade à temperatura.

1.3 Funções do Amplificador Operacional

Amplificação Regulagem de Sistemas Filtragem Operações lineares e não lineares Controle de processos

1.4 Simbologia

[pic 1]

V– entrada inversora;

V+ entrada não-inversora;

V0saída; -V e +V são os terminais de alimentação do Amplificador Operacional e esses valores representam o máximo de tensão (positiva ou negativa) que o dispositivo poderá fornecer.

2 Experimento

2.1 Configurações

2.1.1 Amplificador Inversor

O amplificador de ganho constante mais amplamente utilizado é o inversor, como mostra a figura abaixo. A saída é obtida pela multiplicação da entrada por um ganho (fator A) constante, fixado pelo resistor de entrada R2 e o resistor de realimentação R1. Essa saída também é invertida em relação à entrada.

Ao contrário da configuração não-inversora em que o sinal de saída está em fase com o deentrada, no amplificador inversor o sinal de saída sofre uma defasagem de 180° em relação aode entrada.Em muitos casos práticos é interessante obter um sinal de saída invertido. Uma dascaracterísticas que diferenciam o inversor do não inversor é o ganho de tensão estável.A figura a seguir apresenta a conexão do amplificador operacional na configuração inversora.

[pic 2]

O ganho em malha fechada do circuito pode ser obtido por análise de circuitos. Logo, o ganho de tensão é dado por:

Acl = -R1/R2

Como dito anteriormente, o sinal de entrada é multiplicado por um ganho Acl e obtemos uma saída em defasagem à entrada de 180°. O sinal de saída é então:

Vout = -Acl×Vin

Fixando-se o valor de R1 ou R2 podemos determinar ambos a partir de um determinado ganhode tensão.Para verificarmos estes comportamentos vamos realizar um experimento, comprovandonossas afirmações sobre o amplificador inversor.Vamos verificar o funcionamento do amplificador aplicando um sinal senoidal de 1 V deamplitude e 2 Hz de frequência. O ganho adotado será de Acl = 10, ou seja, teremos segundoa teoria uma senoide de 10 V de amplitude porém defasada de 180° do sinal de entrada.Admitindo R1 = 10K�obtemos um resistor R2 de 1K�. Enfim, reunindo todos oscomponentes escolhidos para a simulação.

-Amp Op LM358;-R1 = 10K�;-R2 = 1K�;-Acl = 10;+Vcc = 15V e -Vcc = -15V.

O experimento será montado conforme o esquema que pode ser visto a seguir.

[pic 3]

Devemos obter um sinal de saída, e conforme esperado pode ser visualizado a seguir.

[pic 4]

Graficamente podemos conferir que conforme esperado o sinal de 1 V de amplitude aplicadona entrada do amplificador sofreu o ganho de 10 vezes. E obtemos na sua saída um sinal comamplitude de 10 V.Observe que os sinais estão defasados de 180°.

2.1.2 Amplificador Não-Inversor

A figura abaixo mostra um amplificador operacional conectado com realimentação negativa em modo não inversor, ou seja, a tensão de saída não é invertida em relação a de entrada. A conexão do amplificador inversor é mais utilizada por ser mais estável entre as duas.

[pic 5]

O amplificador operacional em modo não inversor é um amplificador, onde, o sinal de entrada é amplificado de acordo com um certo ganho de sinal. O ganho de sinal é o quanto o sinal de saída é maior do que o sinal de entrada. O que pode ser escrito como:

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