Amplificadores operacionais (AO ou OA) são circuitos de uso geral que originalmente foram criados para fazer operações matemáticas com sinais elétricos em antigos computadores analógicos.
Um amplificador operacional tem uma entrada inversora (-), uma entrada não inversora (+) e um terminal de saída.
Os sinais aplicados na entrada inversora têm sua fase invertida ao serem amplificados, conforme mostra a figura 1.
Um amplificador operacional ideal tem uma impedância de entrada infinita e uma impedância de saída nula.
Os tipos reais, entretanto, possuem impedância de entrada muito alta (muitos megohms) e impedância de saída muito baixa (algumas dezenas ou centenas de ohms).
O ganho (número de vezes que ele amplifica um sinal) depende do circuito de realimentação normalmente um resistor ou rede ligada entre a sáida e a entrada inversora, conforme mostra a figura 2.
Quanto mais alto for o resistor no circuito de realimentação, maior será o ganho do amplificador operacional.
Valores entre 1 e 1 000 000 são comuns nas aplicações práticas.
O circuito que tem ganho unitário, onde a saída é ligada à entrada inversora é chamado "seguidor de tensão".
Os amplificadores operacionais podem ser encontrados numa infinidade de tipos e configurações.
Existem casos em que num único circuito integrado podemos encontrar dois e até quatro amplificadores operacionais independentes mas de mesmas características.
Símbolo
Na figura 3 mostramos o símbolo adotado para representar um amplificador operacional.
Especificações
Os amplificadores operacionais são identificados por um código de fábrica.
Existem tipos comuns em que antes do número (que se mantém) temos um grupo de letras que identifica o fabricante.
Por exemplo, LM para a National Semiconductor, SN para a Texas Instruments e MC para a Motorola.
Do código de fábrica, consultando as filhas de dados ou manuais podemos ter acesso as características elétricas de cada componente. As principais características são:
a) Ganho sem realimentação (open loop) - é o ganho máximo do amplificador, sem realimentação. Este ganho varia entre 1 000 a 1 000 000 para os tipos comuns. O ganho normalmente é abreviado pela letra G.
b) Faixa de tensões de alimentação - é a faixa de tensões que o amplificador pode operar podendo variar entre 1,5 e 40 V para os tipos comuns
Neste ponto devemos observar que em muitas aplicações os amplificadores operacionais precisam de um tipo especial de fonte de alimentação existem tensões negativas e positivas além do terra.
Esta fonte chamada "dual" ou "simétrica" pode ser obtida por duas baterias conforme mostra a figura 4 ou configurações equivalentes.
Em alguns documentos ou folhas de dados, é comum que a tensão de alimentação seja referida tendo em conta esta configuração.
Assim, falamos em 6-0-6 V de alimentação quando precisamos ter uma tensão positiva de 6 V, uma negativa de -6 e 0 V do terra.
Outras características importantes dos amplificadores operacionais são:
c) Ganho x Faixa Passante - o ganho de um amplificador operacional cai à medida que a frequência do sinal que deve ser amplificado aumenta. A frequência em que o ganho cai a 1 (não há mais amplificação) é indicada como faixa passante do operacional e dada em MHz. Os tipos comuns tem faixas que estão em torno de 1 ou 2 MHz.
d) CMRR - é a abreviação de Common Mode Rejection Ratio. Quando dois sinais da mesma amplitude, frequência e fase são aplicados às entradas (inversora e não inversora) de um operacional eles devem se cancelar e nenhuma saída deve ocorrer. A capacidade do operacional de rejeitar estes sinais iguais é a rejeição em modo comum e é medida em dB. Os tipos comuns podem ter CMRR de até 90 dB.
Onde são encontrados
Os amplificadores operacionais são encontrados principalmente em instrumentação e equipamentos industriais.
Tipos comuns como o 741, CA3140, LM324 podem ser encontrados em muitos equipamentos.
A função de um amplificador operacional nestes equipamentos normalmente é amplificar sinais de sensores.
Ver Também:
• Amplificadores (368)
• Circuitos Integrados (446)
• Ganho de tensão (153)
