Capítulo 15

Amplificador Operacional
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AjudaCapítulo 16Capítulo 14Secção 15.1
Na parte final do capítulo anterior desenvolveram-se dois modelos eléctricos simplificados para os amplificadores de tensão e de corrente sem realimentação. Os modelos consideravam três elementos apenas: duas impedâncias, uma de entrada e outra de saída, e uma fonte de tensão ou de corrente dependente. Na Figura 15.1.a redesenha-se o modelo eléctrico do amplificador de tensão então obtido.

Figura 15.1 Amplificador de tensão: não ideal (a) e ideal (b)

A ligação de um amplificador a uma fonte de sinal e a uma carga envolve dois divisores de tensão que reduzem o ganho máximo obtenível. Referindo ao esquema eléctrico da Figura 15.1.b, verifica-se que a construção de uma cadeia de amplificação optimizada passa pelo recurso a amplificadores de tensão que gozem, pelo menos, das seguintes duas propriedades: impedância de entrada infinita, e impedância de saída nula. Se a estas duas propriedades se juntarem um ganho de tensão infinito, a não dependência do mesmo com a frequência e a possibilidade de aplicar na entrada e obter na saída quaisquer valores de tensão, então obtém-se aquilo que vulgarmente se designa por amplificador operacional ideal, ou AmpOp.

Apesar deste conjunto idealizado de propriedades, é um facto que o AmpOp ideal constitui uma boa aproximação do desempenho eléctrico de uma vasta gama de circuitos integrados utilizados na prática. Com efeito, existem no mercado AmpOps cujo ganho ascende a 106, e cujas resistências de entrada e de saída são, respectivamente, várias dezenas a centenas de MW e algumas unidades ou décimas de ohm.

Os elevados ganho e resistência de entrada do AmpOp estão na origem do designado curto-circuito virtual entre nós, que em alguns casos particulares implementa uma massa virtual. Este operador possibilita a realização de amplificadores de tensão cujo ganho depende apenas do cociente entre duas resistências, amplificadores soma e diferença de sinais, circuitos integradores e diferenciadores de sinal, filtros, conversores corrente-tensão e tensão-corrente, conversores de impedâncias, circuitos rectificadores de sinal, comparadores de tensão, etc.. Não é exagero afirmar que, na actualidade, o AmpOp constituiu o paradigma dominante no projecto de circuitos electrónicos analógicos.

Os amplificadores operacionais são constituídos por múltiplos componentes electrónicos e passivos, nomeadamente transístores, resistências e condensadores. No entanto, neste texto limita-se o estudo do AmpOp à identificação e utilização prática das propriedades dos seus terminais de acesso, deixando para um manual posterior o estudo detalhado da sua estrutura interna.