Os amplificadores
operacionais são dispositivos extremamente versáteis com uma imensa gama de aplicações
em toda a eletrônica. Os amplificadores operacionais são amplificadores de acoplamento
direto, de alto ganho, que usam realimentação para controle de suas
características. Eles são hoje encarados como um componente, um bloco
fundamental na construção de circuitos analógicos. Internamente, são
constituídos de amplificadores transistorizados em conexão série, 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 a
soma, integrações, etc. 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.
O AOP possui duas entradas e
uma saída onde à função é apresentar na saída o múltiplo da diferença entre as
duas entradas onde Av é o ganho de tensão do Amplificador Operacional.
CARACTERÍSTICAS DE UM AOP IDEAL
As propriedades de um
circuito amplificador operacional ideal são:
a) ganho de tensão
diferencial infinito
b) ganho de tensão de modo
comum igual a zero
c) tensão de saída nula para
tensão de entrada igual a zero
d) impedância de entrada
infinita
e) impedância de saída igual
à zero
f) faixa de passagem
infinita
g) deslocamento de fase
igual à zero
h) deriva nula da tensão de
saída para variações de temperatura
Na prática, as limitações
dos amplificadores operacionais são muitas, ocorrendo, entretanto, um contínuo
aperfeiçoamento das características dos mesmos pelos seus fabricantes.
FUNCIONAMENTO DO AOP
O AOP tem a função de amplificar o resultado da diferença entre
suas entradas, 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 REAL
GANHO DE TENSÃO
O ganho de
tensão que é obtido através da relação entre a tensão de saída pela tensão de
entrada.
TENSÃO DE OFFSET
Um AOP real tem
a saída de um amplificador ideal nula, mas quando suas entradas estão em curto
circuito. Nos amplificadores reais acontece um casamento de impedâncias
imperfeito dos dispositivos de entrada normalmente diferencial a saída do AOP
pode ser diferente de zero quando ambas as entradas assumem potencial zero.
Significa dizer que há uma tensão CC equivalente, na entrada chamada de tensão
de OFFSET. Os valores desta tensão normalmente nos amplificadores comerciais
estão situados na faixa de 1 a 100mV os componentes comerciais estão dotados de
entradas para ajuste da tensão de OFFSET.
SLEW RATE
Define-se SLEW RATE (SR) de um amplificador
como sendo a máxima variação de tensão de saída por unidade de tempo.
Normalmente o SR é dado em V/μs.
Em termos gerais, podemos dizer que o valor de SR nos dá a
“velocidade” de resposta do amplificador. Quanto maior o SR, melhor será o
amplificador.
O AOP 741 possui
o SR = 0,5V/μs, o LF351 possui SR = 13V/μs e o LM318 possui SR=70V/μs.
Em textos
nacionais costuma-se traduzir SLEW RATE por taxa de subida, taxa de resposta,
taxa de giro,
etc.
Para calcular o SR basta
aplicar a formula abaixo:
SR = 2π. F. VP
Convém frisar que VP é a
amplitude máxima ou valor de pico do sinal senoidal de saída.
A equação nos diz que a
função SR (determinado pelo fabricante), o projetista deverá estabelecer um
comprometimento entre as variáveis F e VP, ou seja, para F deve ser F fixado
ter-se-á um valor máximo de VP e vice versa. Caso não observe este fato, o
sinal de saída poderá sofre uma distorção acentuada, conforme a figura abaixo
(no caso de onda senoidal).
OVERSHOOT
Finalmente,
resta-nos considerar outra característica citada nos manuais dos fabricantes
denominada OVERSHOOT, a qual costuma ser traduzida por “sobre passagem” ou “sobre
disparo”. O OVERSHOOT é o valor, dado em porcentagem, que nos indica quanto o
nível de tensão de saída foi ultrapassado durante a resposta transitória do
circuito, ou seja, antes da saída atingir o estado permanente. Para o CI 741, o
OVERSHOOT é da ordem de 5%. Convém frisar que o OVERSHOOT é um fenômeno
prejudicial, principalmente quando se trabalha com sinais de baixo nível.
