Amplificadores Operacionais - Conceito

    Um aplificador operacional é um amplificador de alto ganho, alta impedância de entrada e baixa impedância de saída. O amplificador operacional é capaz de alterar características do sinal, como amplitude e polaridade por exemplo. 

Uma das utilizações típicas dos amplificadores operacionais está nos osciladores, filtros e outros.

    A figura acima mostra um aplificador operacional com duas entradas, sendo uma inversora ( - ) e a outra não-inversora ( + ). As duas entradas laterais são alimentações + e - e a da ponta é a saída do amplificador.

    A imagem acima é uma representação equivalente CA do circuito de um amplificador operacional real. O sinal de entrada aplicado enxerga um impedância R1, normalmente alta. A tensão de saída éo ganho do amplificador multiplicado pelo sinal de entrada por meio da uma impedância de saída R2, normalmente muito baixa. Em um aplificador ideal, a impedância de entrada R1 seria infinita (circuito aberto) e a impedância de saída nula (curto-circuito).

    Existem algumas maneiras de configurar o amplificador operacional, sendo elas Entrada Simples e Entrada Dupla - outras entradas menos comuns não serão abordadas.

- Entrada Simples

    A configuração de entrada simples é obtida quando um final de entrada (V1 ou V2) é conectado em uma entrada do amplificador operacional enquanto a outra é conectada no terra. 

    Na configuração U1, o sinal de entrada será defasado em 180°, pois o sinal de entrada é na porta inversora do amplificador operacional. Na configuração U2, o sinal de entrada não sofrerá defasagem, pois o sinal de entrada é na porta não-inversora do amplificador operacional.

- Entrada Dupla (diferencial)

    Nessa configuração nenhuma das entradas está ligada ao terra, com exceção das fontes que precisam estar conectadas corretamente. 

    Na configuração U2 da imagem acima, o sinal de entrada é amplificado e a saída será amplificada com a mesma fase do sinal de entrada.

    Na configuração U1 da imagem acima, o amplificador tira a diferença entre V3 e V2, ou seja, V3 - V2. 

Amplificador Básico - Inversor

    Um sinal de entrada Vi é aplicado pelo resistor R1 à entrada negativa. A saída do amplificador é conectada de volta à mesma entrada negativa através do resistor R4. O resistor R4 é chamado de Resistor de Feedback. Ele é responsável por controlar o ganho do amplificador na equação:

Av (ganho) = - (R4 / R1).

    Sem R4, a realimentação não ocorreria no circuito e a diferença entre as entradas inversora e não-inversoria seria muito grande, levando ao amplificador à saturação rapidamente. 

    A saturação no Amplificador Operacional depende das alimentações. Por exemplo, se eu aplicar um sinal senoidal de entrada de 0,1V e preciso de 10V de saída, a alimentação precisa ser maior que 10V, como +15V e -15V. Os valores +15V e -15V darão margem para a senoide excursionar na saída. Uma situação de satuação seria se eu tentasse amplificar um sinal de 0,1V para 10V, com uma alimentação +9V e -9V. Esses valores seriam muito pequenos para o sinal excursionar corretamente, o que levaria a senoide a alcançar, apenas +9V e -9V em ambos os ciclos.