resumo - amplificadores operacionais
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIS
Escola de Engenharia Eltrica, Mecnica e de Computao
Curso de Graduao em Engenharia Mecnica
Disciplina: Instrumentao
Prof.: Sigeo Kitatani Junior
RESUMO AMPLIFICADORES OPERACIONAIS
Lus Fernando Ferreira Silva, luisffs09@gmail.com
Resumo: Este trabalho tem como objetivo apresentar os conceitos fundamentais, a classificao e exemplos
de aplicao de amplificadores operacionais, dispositivos presentes em muitos dos sistemas eletrnicos
modernos.
Palavras-chave: amplificador, operacional, amplificador operacional, ampop.
1. INTRODUO
Um amplificador operacional (ampop) um amplificador multiestgio com entrada diferencial cujas
caractersticas se aproximam de um amplificador ideal. As caractersticas ideais que se busca obter em um
ampop so impedncia de entrada infinita, impedncia de sada nula, ganho de tenso infinito, resposta de
frequncia infinita e insensibilidade temperatura. A representao grfica de um ampop dada na Figura 1.
Figura 1. Representao esquemtica de um amplificador operacional
O amplificador operacional um circuito integrado utilizado num grande nmero de aplicaes, dentre
as quais se destacam o controle de processos, a amplificao, a regulao de sistemas, operaes lineares e
no lineares e filtragem.
Um ampop constitudo internamente por uma cascata de amplificadores com transistores. um
dispositivo composto por uma entrada inversora (-), uma entrada no inversora (+), e uma sada. A sada do
ampop tem uma tenso proporcional diferena de tenso entre as suas entradas, como mostra a Equao 1.
( ) (1)
Onde o sinal de sada, o sinal de entrada, so as tenses das entradas inversora e no inversora (respectivamente) e o ganho de tenso, que o fator de proporcionalidade entre as entradas e a sada.
O ganho de tenso ( ) pode ser dado em decibis (dB), conforme a Equao 2:
( )
(2)
-
Re s um o Am pl i f i c a d or e s o p er ac i o n a i s
2. CIRCUITOS BSICOS COM AMPLIFICADORES OPERACIONAIS
Existem alguns tipos de circuitos que utilizam amplificadores operacionais, sendo os principais
deles os circuitos inversores, os circuitos no inversores e os circuitos diferenciais. Suas descries
e caractersticas sero apresentadas a seguir.
2.1. Amplificador inversor
Uma das configuraes de amplificador operacional mais utilizada a chamada amplificador inversor.
Essa configurao constituda por um ampop e duas resistncias ligadas como mostra a Figura 2. A sada
nesse caso invertida em relao entrada e obtida a partir da multiplicao da entrada por um ganho
constante, fixado pelo resistor de entrada R1 e o resistor de realimentao Rf.
Figura 2. Circuito eltrico de um amplificador inversor e relao de ganho
Um exemplo de aplicao para o amplificador inversor o circuito somador. Considerando-se a Figura 3,
tem-se:
(3)
Figura 3. Circuito somador inversor
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E, assim,
(4)
Ainda fazendo R1 = R2 = R3 = R4, tem-se:
( ) (5)
Tratando-se de um circuito somador.
2.2. Amplificador no inversor
A Figura 4 mostra um circuito com ampop que trabalha como um amplificador no inversor u
multiplicador de ganho constante. A conexo do amplificador inversor mais utilizada por ser mais estvel
entre as duas.
Figura 4. Circuito eltrico de um amplificador no inversor e relao de ganho
Um caso particular de um amplificador no inversor a configurao de seguidor unitrio, tambm
chamado de buffer, ilustrado na figura 4. Essa configurao fornece um ganho unitrio, sem inverso de
polaridade ou fase (a sada possui a mesma amplitude, polaridade e fase da entrada). O circuito atua como
isolador de estgios, reforador de correntes e casador de impedncias.
Figura 5. Circuito eltrico de um amplificador no inversor tipo seguidor unitrio e relao de ganho
Em alguns casos, um seguidor de tenso pode receber um sinal atravs de uma resistncia em srie,
colocado no terminal no inversor (RS). Quando isso ocorre, usual colocar um outro resistor de mesmo
valor de resistncia na malha de realimentao para que se tenha um balanceamento do ganho. Na Figura 5,
para que Av seja igual a 1, deve-se ter RS=Rf.
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Figura 6. Circuito eltrico de um amplificador no inversor tipo seguidor unitrio com uso de resistncias
Este circuito til pois apresenta uma impedncia de entrada muito alta (RE > 2 M) uma imp dncia de sada muito baixa. Em muitas aplicaes, esse circuito utilizado para isolar etapas. Na figura 4,
considerando R1 0 e Rf , tem-se:
( )
(6)
2.3. Amplificador diferencial
Este circuito permite que se obtenha na sada uma tenso igual diferena entre os sinais aplicados,
multiplicada por um ganho. A Figura 6 ilustra um circuito como esse.
Figura 7. Circuito eltrico de um amplificador diferencial e relao de ganho
Este circuito tem uma srie de aplicaes em amplificao de pequenos sinais. Por exemplo,
circuitos em ponte, nos quais o sinal pode ser menor que o prprio rudo, e principalmente pelo fato
de que este amplificador multiplica apenas a diferena das entradas, elimina-se o componente DC,
ou qualquer outro componente comum s duas entradas. Entretanto, esse circuito tem algumas
limitaes, tais como impedncia de entrada relativamente baixa, impedncias diferentes para cada
uma das duas entradas, alm de ganho limitado, uma vez que o mesmo dado pela relao de
resistncias. Um exemplo para o clculo do ganho ser mostrado na figura 8.
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Figura 8. Amplificador diferencial
(7)
Substituindo, tem-se:
(
)
(
)
(8)
E
(
)
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3. REFERNCIAS
WENDLING, Marcelo. Amplificadores Operacioanais. Guaratinguet, SP, 2010. Disponvel em:
. Acesso em 3 de maio de 2014.
. Acesso em: 3 de maio de 2014.
BALBINOT, Alexandre. BRUSAMARELLO, Valn r Joo. Instrum ntao fundam ntos d m didas. Vol.1, Rio de Janeiro. Ed. LTC, 2006.
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