Um amplificador operacional

Um amplificador operacional é um componente que tem como função amplificar o sinal de sua entrada para sua saída, ou seja, ele recebe um sinal muito pequeno na entrada que é amplificado na sua saída. Ele também pode atuar como um atenuador, ou seja, entra um sinal alto na sua entrada e saí um sinal reduzido na sua saída.

Um amplificador pode funcionar de 3 maneiras diferentes, ele pode funcionar em malha aberta ou em malha fechada com realimentação (feedback) negativa ou positiva.

Figura 1. Amp. Op. Sem Realimentação

Figura 2. Amp, Op. Com Realimentação Negativa

Figura 3. Amp. Op. Com Realimentação Positiva

A seguir podemos observar a simbologia utilizada e observar suas entradas e saídas:

Figura 4. Simbologia de Amplificador Operacional

Antes de falarmos de duas funcionalidades de Amp. Op. em malha aberta vamos fazer duas considerações importantes.

A primeira consideração que pode ser feita é dizer que um amplificador está funcionando em malha aberta quando não existem conexões entre as entradas (V+ e V–) com a saída Vo do mesmo (reveja Figura 1).

A segunda é que para todo Amp. Op. existe um ganho interno de tensão (Av) que em termos de funcionamento ideal é infinito, em termos real ele é um valor muito alto e vale aproximadamente 105 V/V (Para um CI LM741).

Um amplificador em malha aberta funciona como um comparador de tensões, ou seja, ele lê os sinais que estão chegando em suas entradas V+ e V– e compara esses sinais. Existem dois tipos de comparadores, temos um comparador não inversor e um comparador inversor, isso quer dizer que a tensão na saída do operacional vai ser com o mesmo sinal da entrada ou com o sinal invertido.

Para saber se o comparador é inversor ou não inversor existe um cálculo simples para determinar a tensão de saída do Amp. Op., dada pela equação abaixo:

Agora que já sabemos como calcular a tensão na saída vamos testar e ver como funciona um amplificador em malha aberta (comparador), vamos supor uma situação:

Supondo que na nossa entrada não inversora (V+) chegue uma tensão contínua de 5V e na entrada inversora (V–) chegue uma tensão contínua de 2V, considerando o ganho Av = 105 V/V e a alimentação do CI = ± 12V, temos:

Você deve ter percebido que 300.000 V é um valor muito alto. O que acontece na verdade e que é a resposta deste exemplo, é que a saída do Amp. Op. fica limitada a tensão de alimentação do amplificador, ou seja, apesar de termos calculado 300.000 V nossa real tensão na saída fica limitada ao ± 12 V da alimentação (como pode ser visto na Figura 5 abaixo).