Amplificadores operacionais
Um amplificador operacional, ou op-amp, é um amplificador diferencial de ganho muito alto com alta impedância de entrada e baixa impedância de saída. Amplificadores operacionais são normalmente usados para fornecer mudanças de amplitude de tensão, osciladores, circuitos de filtro, etc. Um amplificador operacional pode conter vários estágios de amplificador diferencial para atingir um ganho de tensão muito alto.
Este é um amplificador diferencial de alto ganho usando acoplamento direto entre a saída e a entrada. Isso é adequado para operações DC e AC. Os amplificadores operacionais executam várias funções eletrônicas, como dispositivos de instrumentação, geradores de sinal, filtros ativos, etc., além de várias operações matemáticas. Este dispositivo versátil também é usado em muitas aplicações não lineares, como comparadores de tensão, conversores analógico-digital e conversores digital-analógico, amplificadores logarítmicos, geradores de função não linear, etc.
Amplificador diferencial básico
A ilustração a seguir mostra um amplificador diferencial básico -
Na figura acima -
VDI = entrada diferencial
VDI= V 1 - V 2
VDO = saída diferencial
VDO= V C1 - V C2
Este amplificador amplifica a diferença entre os dois sinais de entrada, V 1 e V 2 .
Ganho de tensão diferencial,
$$ A_d = \ frac {V_ {DO}} {V_ {DI}} $$
e
$$ A_d = \ frac {(V_ {C1} - V_ {C2})} {V_ {DI}} $$
Conforme mostrado na figura a seguir, o amplificador operacional básico consiste em três estágios -
Estágio de entrada
Esta é a primeira etapa e possui as seguintes características.
- CMR alto (rejeição de modo comum)
- Alta impedância de entrada
- Largura de banda larga
- Offset de entrada baixa (DC)
Estas são algumas características significativas para o desempenho do amplificador operacional. Este estágio consiste em um estágio de amplificador diferencial e um transistor é polarizado para atuar como uma fonte de corrente constante. A fonte de corrente constante aumenta muito o CMR do amplificador diferencial.
A seguir estão as duas entradas para o amplificador diferencial -
- V 1 = entrada não inversora
- V 2 = Entrada de inversão
Estágio intermediário
Este é o segundo estágio e projetado para obter melhores ganhos de tensão e corrente. O ganho de corrente é necessário para fornecer corrente suficiente para conduzir o estágio de saída, onde a maior parte da potência do amplificador operacional é gerada. Este estágio consiste em um ou mais amplificadores diferenciais seguidos por um seguidor de emissor e um estágio de mudança de nível DC. O circuito de mudança de nível permite que um amplificador tenha duas entradas diferenciais com uma única saída.
| V out = + ve | quando V 1 > V 2 |
| V out = -ve | quando V 2 <V 1 |
| V out = 0 | quando V 1 = V 2 |
Estágio de Saída
Este é o último estágio do amplificador operacional e é projetado para ter baixa impedância de saída. Isso fornece a corrente necessária para conduzir a carga. Mais ou menos corrente será retirada do estágio de saída conforme e quando a carga varia. Portanto, é essencial que o estágio anterior opere sem ser influenciado pela carga de saída. Este requisito é atendido ao projetar este estágio de forma a ter alta impedância de entrada e alto ganho de corrente, porém com baixa impedância de saída.
O amplificador operacional tem duas entradas: Non-inverting input e Inverting input.
A figura acima mostra o tipo inverso de amplificador operacional. Um sinal que é aplicado no terminal de entrada inversor é amplificado, mas o sinal de saída está defasado com o sinal de entrada em 180 graus. Um sinal aplicado no terminal de entrada não inversor é amplificado e o sinal de saída está em fase com o sinal de entrada.
O amplificador operacional pode ser conectado em um grande número de circuitos para fornecer várias características operacionais.