AmpOp

AmpOp

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.

O Amplificador Operacional é um componente activo usado na realização de operações aritméticas envolvendo sinais analógicos.

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

Operações dos Amplificadores Operacionais

• Soma

• Diferença

• Integração

• Logaritmo

Características AmpOp

Ganho a: ideal infinita. Na prática, são usados valores na ordem dos 200 000.

Impedância de entrada: ideal infinita. Na prática, valores são possíveis valores na ordem dos 10 MΩ (significa que o amplificador não consome corrente pelas entradas).

Impedância de saída: ideal nula. Na prática, são usados valores na ordem dos 75 Ω, o que significa uma ausência de queda de tensão interna na saída.

Resposta de frequência: ideal de 0 ao infinito. Na prática escolhem-se tipos com resposta bastante acima da frequência na qual irão operar para dar uma aproximação do ideal.

Relação de rejeição em modo comum: este parâmetro provavelmente é mais conhecido pela sigla inglesa CMRR (common mode rejection ratio). Conforme igualdade I.1, um amplificador operacional ideal tem saída nula se as entradas são iguais. Nos circuitos práticos, há sempre uma pequena saída com as entradas iguais, condição esta chamada de modo comum. A condição usual, isto é, com tensões de entrada diferentes, é chamada modo diferencial. E o parâmetro é dado pela relação, expressa em decibéis, dos ganhos em ambas condições CMRR = 20 log (ganho modo diferencial / ganho modo comum). Um circuito ideal teria CMRR infinito.

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Amplificador Operacional

Símbolo

Um amplificador analógico é sempre representado como um triângulo em que um dos vértices é a saída. O gráfico mostra o diagrama esquemático de um Amplificador Operacional com seu modelo mais usual.

+VCC e -VCC são as tensões de alimentação do amplificador operacional

Alguns amplificadores operacionais também podem ser alimentados com +VCC e 0V

A tensão de saída, VO, está limitada pelas tensões de alimentação

(neste caso, VO ∈ [-VCC, +VCC])

Os amplificadores operacionais amplificam a diferença de tensão aplicada nas entradas V+ e V-

VO=A(V+-V-) onde A representa o ganho de tensão do amplificador. O ganho pode atingir valores da ordem 105 a 106.

Amplificador Operacional Ideal

Para um amplificador operacional ideal considera-se que :

Ri = ∞ ⇒ Correntes nulas nas entradas V+ e V-

RO = 0 ⇒ tensão de saída, VO, não depende da carga

A = ∞ ⇒ Zona Linear quando V D = 0 V+ = V-

Nas zonas de saturação verifica-se

VD > 0 ou V+ > V- ⇒ VO = +VCC(sat. positiva)

VD < 0 ou V+ < V- ⇒ VO = −VCC(sat. negativa)

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VOUT = A VIN

A + 1

Seguidor de Tensão

Seguidor de tensão (característica ideal)

Considerando que o amplificador operacional é ideal tem-se V+ = V− na zona linear

Por análise do circuito verifica-se que V+ = VIN e V−= VOUT

resultando VOUT = VIN

Seguidor de Tensão (característica real)

No AmpOp verifica-se que Vout = A(V+ - V-)

Para esta montagem obtém-se VOUT =A(VIN - VOUT)

VOUT = A VIN

A + 1

Como A é muito elevado ⇒ VOUT ≈VIN

Para que um amplificador funcione na zona linear, é indispensável que esteja realimentado negativamente

VOUT ligado a V-, direta ou indiretamente)

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VIN = - R2

VIN R1

Montagem Inversora

Montagem Inversora

V+ = 0 ⇒ V- =0

I1 = VIN - V- = VIN

R1 R1

e

I2 = VOUT - V- = VOUT

R2 R2

Como não existe corrente na entrada do amplificador operacional ideal I1 +I2 = 0 podendo escrever-se

VIN + VOUT =0

R1 R2

obtendo-se finalmente

VIN = - R2

VIN R1

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VOUT = R1 +1

VIN R2

Montagem Não Inversora