. AMPLIFICADOES OPEACIONAIS Fernando Gonçalves Instituto Superior Técnico Teoria dos Circuitos e Fundamentos de Electrónica - 00/005 O Amplificador Operacional O amplificador operacional é um componente activo usado na realização de operações aritméticas envolvendo sinais analógicos Algumas das operações que se podem realizar com amplificadores operacionais são: Soma Diferença Integração Logaritmo Símbolo CC CC e CC são as tensões de alimentação do amplificador operacional - CC O Alguns amplificadores operacionais também podem ser alimentados com CC e 0 A tensão de saída, O, está limitada pelas tensões de alimentação (neste caso, O [ CC, CC ]) Instituto Superior Técnico Fernando Gonçalves Teoria dos Circuitos e Fundamentos de Electrónica - 00/005
O Amplificador Operacional Tipicamente, um amplificador operacional é composto por Um par diferencial, como andar de entrada do amplificador operacional Blocos para aumentar o ganho de tensão ou corrente Blocos para compensar as características não-ideais dos transístores Andar de saída para fornecer elevadas correntes de saída O amplificador operacional é normalmente realizado num circuito integrado composto por cerca de 0 transístores O funcionamento interno de um amplificador operacional é complexo, mas a análise em termos das tensões e correntes aos seus terminais é muito simples Instituto Superior Técnico Fernando Gonçalves Teoria dos Circuitos e Fundamentos de Electrónica - 00/005 Características de um Amplificador Operacional Os amplificadores operacionais amplificam a diferença de tensão aplicada nas entradas e O A ( ) onde A representa o ganho de tensão do amplificador operacional O ganho pode atingir valores da ordem de 0 5 a 0 6 Os amplificadores operacionais apresentam uma resistência de entrada elevada A resistência de entrada, i, é tipicamente superior a MΩ A resistência de saída de um amplificador operacional é baixa Normalmente, O é inferior a 00 Ω Instituto Superior Técnico Fernando Gonçalves Teoria dos Circuitos e Fundamentos de Electrónica - 00/005
Característica de Transferência A diferença é normalmente designada por D D O Zona de saturação positiva: O CC O CC Zona linear: O A. D (declive ganho de tensão, A) - CC D Se CC 0 e A 0 5, o amplificador operacional atinge a saturação quando D 0 Zona linear é muito estreita Zona de saturação negativa: O CC Instituto Superior Técnico Fernando Gonçalves Teoria dos Circuitos e Fundamentos de Electrónica - 00/005 5 Amplificador Operacional Ideal Para um amplificador operacional ideal considera-se que i O 0 correntes nulas nas entradas e tensão de saída, O, não depende da carga A zona linear quando D 0 ou O como A resulta 0 A O CC Na zona linear: CC O CC D Nas zonas de saturação verifica-se D > 0 ou > O CC (sat. positiva) D < 0 ou < O CC (sat. negativa) - CC Instituto Superior Técnico Fernando Gonçalves Teoria dos Circuitos e Fundamentos de Electrónica - 00/005 6
Seguidor de Tensão (Característica real) Num amplificador operacional verifica-se que A ( ) Para esta montagem obtém-se A ( ) A A Como A é muito elevado Para que um amplificador operacional funcione na zona linear é indispensável que esteja realimentado negativamente ( ligado a, directa ou indirectamente) Instituto Superior Técnico Fernando Gonçalves Teoria dos Circuitos e Fundamentos de Electrónica - 00/005 7 Seguidor de Tensão (Característica ideal) Considerando que o amplificador operacional é ideal tem-se na zona linear Por análise do circuito verifica-se que e resultando Instituto Superior Técnico Fernando Gonçalves Teoria dos Circuitos e Fundamentos de Electrónica - 00/005 8
Montagem Inversora I 0 0 I e I I Como não existe corrente na entrada do amplificador operacional ideal I I 0 podendo escrever-se obtendo-se finalmente 0 Instituto Superior Técnico Fernando Gonçalves Teoria dos Circuitos e Fundamentos de Electrónica - 00/005 9 Montagem Não Inversora Como não existe corrente na entrada do amplificador operacional ideal, obtém-se Num amplificador operacional ideal tem-se resultando ou O ganho é sempre > Instituto Superior Técnico Fernando Gonçalves Teoria dos Circuitos e Fundamentos de Electrónica - 00/005 0 5
Montagem Somadora I I 0 0 I Para as correntes I, I e I obtém-se I I I Como não existe corrente na entrada do amplificador operacional verifica-se que I I I 0 ou 0 resultando Se, obtém-se ( ) Instituto Superior Técnico Fernando Gonçalves Teoria dos Circuitos e Fundamentos de Electrónica - 00/005 Montagem de Diferença Para determinar em função de e é conveniente utilizar o Teorema da Sobreposição Fazendo 0 obtém-se uma montagem inversora Instituto Superior Técnico Fernando Gonçalves Teoria dos Circuitos e Fundamentos de Electrónica - 00/005 6
Montagem de Diferença Fazendo 0 obtém-se uma montagem não-inversora Como não existe corrente na entrada do amplificador operacional ideal, obtém-se e Considerando um amplificador operacional ideal resultando x Instituto Superior Técnico Fernando Gonçalves Teoria dos Circuitos e Fundamentos de Electrónica - 00/005 Montagem de Diferença Agrupando as duas contribuições para ( ) resulta Se e, obtém-se Instituto Superior Técnico Fernando Gonçalves Teoria dos Circuitos e Fundamentos de Electrónica - 00/005 7
Exemplo Determinar como função das tensões e Instituto Superior Técnico Fernando Gonçalves Teoria dos Circuitos e Fundamentos de Electrónica - 00/005 5 8