Amplificadores Operacionais
Paula Domingues Formadora nas áreas de Eletrónica, Telecomunicações, Automação e Comando IEFP – Évora pauladomingues47@gmail.com
ELETRÓNICA INDUSTRIAL
O QUE É UM AMPOP? Um Amplificador Operacional (AMPOP) é um componente eletrónico, ativo, com diversas e inúmeras aplicações na eletrónica. Trata-se de um circuito integrado, como mostra a Figura 1.
Figura 1. Ampop.
A palavra AMPOP significa Amplificador Operacional. Inicial-
COMPORTAMENTO DO AMPOP Este componente apresenta um comportamento muito próximo do ideal, em baixas frequências. Como seria o comportamento de um AMPOP ideal? 1. Teria um ganho infinito; 2. Teria uma resistência de entrada infinita; 3. Teria uma resistência de saída nula; 4. Teria uma largura de banda infinita; 5. Apresentaria uma tensão de saída nula, sempre que a sua tensão de entrada também apresentasse valores nulos.
mente, este componente era aplicado nos circuitos eletrónicos que permitiam aos computadores analógicos realizar operações de somas, diferenças e integrações, daí surgiu a denominação "operacional”.
MAS PORQUE MOTIVO SERÁ ESTE COMPONENTE TÃO UTILIZADO? É, sem dúvida, graças à sua enorme versatilidade. Embora existam no mercado alguns amplificadores operacionais de elevadas potências, a maior parte dos AMPOPs são de baixa potência, geralmente inferior a 1 Watt.
Na prática, qualquer amplificador operacional fica um pouco aquém do que seria o seu comportamento ideal. Como podemos observar por análise da Tabela 1, um AMPOP real: 1. Tem um ganho elevado mas não infinito; 2. Apresenta uma resistência de entrada elevada, porém não infinita; 3. Apresenta uma resistência de saída baixa, porém não nula; 4. Apresenta uma largura de banda elevada mas não infinita; 5. Apresenta uma tensão de saída não nula, mesmo quando a sua tensão de entrada apresenta valores nulos. Tabela 1. Caraterísticas de AMPOPs.
robótica
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É possível otimizar um AMPOP por caraterísticas tão variadas como:
t t t
O baixo ruído; O pequeno desvio de entrada; O aumento da largura de banda;
Inicialmente, o amplificador operacional era utilizado principalmente na implementação de filtros e montagens de ganho. Porém, graças à sua grande versatilidade, as aplicações rapidamente aumentaram e atualmente os AMPOPs são aplicados em filtros, amplificadores, conversores, osciladores e em diversos blocos básicos, sendo depois integrados em circuitos mais complexos.
Grandeza
Símbolo
Ideal
Ganho de tensão em anel aberto
AAA
Infinito
100 000
Frequência de ganho unitário
funi
Infinito
1 MHz
20 MHz
Resistência de entrada
Rin
Infinito
2 MΩ
1012 MΩ 100 Ω
200 000
Resistência de saída
Rout
Zero
75 Ω
Tensão de desvio de entrada
Uin, desvio
Zero
2 mV
1 mV
Fator de rejeição de modo comum
ρRMC
Infinito
90 dB
100 dB
Num AMPOP ideal, se a tensão diferencial não for nula, a tensão de saída deveria ser infinita, uma vez que o ganho de um AMPOP ideal também seria infinito.
≠0
+ UCC
LM 741 C LF 157 A
Vout = ∞
Entrada Não-Inversora Saída Entrada Inversora – UEE
Figura 3. AMPOP ideal.
Na prática, existe um limite para a tensão de saída de um AMPOP, denominado tensão de saturação, Vsat.
Figura 2. Simbologia de um amplificador operacional.
Observando a Figura 2 podemos perceber que: Existem 2 terminais de entrada: t A entrada inversora (–); t A entrada não inversora (+). Existe um terminal simples de saída e existem dois terminais de alimentação (+Ucc e –UEE). Na maior parte das aplicações do AMPOP a sua alimentação é simétrica.
ZONAS DE OPERAÇÃO DE UM AMPOP Podemos considerar 3 zonas de operação distintas, num AMPOP ideal: t Zona de operação linear; t Zona de saturação positiva; t Zona de saturação negativa. A zona de operação linear é a mais frequente. Nesta zona de operação a tensão de saída do AMPOP será sempre proporcio-