CONCEITO DE AMPLIFICADOR OPERACIONAL

AMPLIFICADOR OPERACIONAL

CONCEITO

O amplificador operacional (AOP) é um amplificador CC multiestágio, com entrada diferencial, cujas características se aproximam de um amplificador ideal.

PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DE UM AOP

a) Resistência de entrada infinita; b) Resistência de saída nula; c) Ganho de tensão infinito; d) Resposta de freqüência infinita; e) Insensibilidade à temperatura. Mais adiante iremos analisar cada uma das características citadas acima. DESCRIÇÃO DE FUNCIONAMENTO

O AOP é um componente eletrônico compacto construído da junção de resistores, capacitores e transistores. Este componente em tempos passados era largamente utilizado para computar as operações matemáticas como soma, integrações. Por isso recebe o nome de Amplificador Operacional. De acordo com o avanço tecnológico o Operacional foi anexado ao nome devido a sua versatilidade em implementações antes complexas e nos mais variados projetos. Sua representação gráfica é dada pela figura abaixo:

V+ – Entrada não Inversora, V- – Entrada Inversora, VO – Tensão de Saída O AOP possui duas entradas e uma saída onde à função é apresentar na saída o múltiplo da diferença entre as duas entradas onde A é o ganho de tensão do Amplificador Operacional. APLICAÇÕES PARA O AMPLIFICADOR OPERACIONAL

É muito difícil enumerar a totalidade das aplicações deste fantástico componente, podemos dizer que sua utilização está presente na maioria dos equipamentos de sistemas de controle industrial, instrumentação nuclear e petroquímica, equipamentos médicos, computadores, etc.

HISTÓRICO DO AMPLIFICADOR OPERACIONAL

Histórico do AOP

Os primeiros AOP’s foram desenvolvidos na década de 40 através de válvulas, as características destes primitivos AOP’s eram bastante ruins. Com o surgimento do transistor na década de 50 foi possível evoluir o AOP com características bastante razoáveis. Porém foi quando na década de 60 com o surgimentos dos circuitos integrados que o amplificador operacional teve sua maior evolução onde no ano de 1963 a FAIRCHILD SEMICONDUCTOR® lançou o seu primeiro AOP monolítico µA702. Também como tudo que se desenvolve o µA702

apresentou uma série de problemas, tais como: - Baixa resistência de entrada; - Baixo ganho; - Alta sensibilidade a ruídos; - Necessidade de alimentação diferenciada (-6V e +12V). Foi então que a própria FAIRCHILD, com apoio de Robert Widlar e sua equipe lançou em 1965 o conhecido µA709. Este último foi considerado o primeiro AOP “confiável” lançado no mercado. A seguir a mesma equipe projetou o famoso µA741, o qual foi lançado pela FAIRCHILD em 1968 e até hoje estes dois AOP’s ocupam posição de destaque no segmento. Evidentemente como os avanços tecnológicos não param hoje temos diversos tipos de AOP’s com características superiores às do µA709 e µA741, por exemplo LF351 (NATIONAL) e CA3140 (RCA) etc.

CÓDIGO DE FABRICANTES E FOLHA DE DADOS

Existem inúmeros de fabricantes de circuitos integrados no mundo. Cada fabricante possui uma codificação diferente para identificar seus produtos. Um mesmo integrado pode ser produzido por vários fabricantes diferentes. Sendo assim é importante que o projetista conheça os diferentes códigos para poder identificar o fabricante e buscar o manual do mesmo (DATABOOK) do mesmo. Na tabela a seguir temos a codificação usada pelos fabricantes mais conhecidos no mundo e principalmente no Brasil. Como exemplo tomamos o 741.

MODO DE FUNCIONAMENTO

O AOP tem a função de amplificar o resultado da diferença entre suas entradas como no exemplo abaixo:

O exemplo acima está usando a diferença entre os dois sinais contínuos. Supondo que o ganho A seja de 100.000. Portanto a tensão de saída (VO) será VO = 100.000 (4,75mV – 4,8mV) = -5,0V. Por definição sempre o ganho A será positivo e sempre que V+ - V- for menor que zero a tensão de saída será negativa ou vice versa.

CARACTERÍSTICAS DE UM AOP IDEAL

1) AOP ideal só amplifica a diferença dos sinais de entrada, nunca amplifica o sinalcomum às duas entradas. Portanto podemos dizer que o AOP ideal nunca satura. 2) AOP ideal não consome e nem fornece corrente através de suas entradas, conseqüentemente a impedância das entradas do AOP é infinita (R1 = α) 3) AOP ideal tem impedância de saída nula (RO = 0). Isto significa que a saída é uma fonte de tensão ideal independente da corrente drenada pela carga acoplada a saída. 4) AOP ideal deve ter ganho A = α (infinito), ou seja para que a ampliação seja viável, inclusive para sinais de baixa amplitude o ganho de tensão é infinito. 5) AOP ideal deve ter um ganho A constante que independe do valor da freqüência dos sinais de entrada, não deve introduzir defasagem ou mesmo atraso no circuito e A é um número real e positivo. 6)