UNIVERSIDADE FEDERAL DE GOIS

Escola de Engenharia Eltrica, Mecnica e de Computao

Curso de Graduao em Engenharia Mecnica

Disciplina: Instrumentao

Prof.: Sigeo Kitatani Junior

RESUMO AMPLIFICADORES OPERACIONAIS

Lus Fernando Ferreira Silva, luisffs09@gmail.com

Resumo: Este trabalho tem como objetivo apresentar os conceitos fundamentais, a classificao e exemplos

de aplicao de amplificadores operacionais, dispositivos presentes em muitos dos sistemas eletrnicos

modernos.

Palavras-chave: amplificador, operacional, amplificador operacional, ampop.

1. INTRODUO

Um amplificador operacional (ampop) um amplificador multiestgio com entrada diferencial cujas

caractersticas se aproximam de um amplificador ideal. As caractersticas ideais que se busca obter em um

ampop so impedncia de entrada infinita, impedncia de sada nula, ganho de tenso infinito, resposta de

frequncia infinita e insensibilidade temperatura. A representao grfica de um ampop dada na Figura 1.

Figura 1. Representao esquemtica de um amplificador operacional

O amplificador operacional um circuito integrado utilizado num grande nmero de aplicaes, dentre

as quais se destacam o controle de processos, a amplificao, a regulao de sistemas, operaes lineares e

no lineares e filtragem.

Um ampop constitudo internamente por uma cascata de amplificadores com transistores. um

dispositivo composto por uma entrada inversora (-), uma entrada no inversora (+), e uma sada. A sada do

ampop tem uma tenso proporcional diferena de tenso entre as suas entradas, como mostra a Equao 1.

( ) (1)

Onde o sinal de sada, o sinal de entrada, so as tenses das entradas inversora e no inversora (respectivamente) e o ganho de tenso, que o fator de proporcionalidade entre as entradas e a sada.

O ganho de tenso ( ) pode ser dado em decibis (dB), conforme a Equao 2:

( )

(2)

Re s um o Am pl i f i c a d or e s o p er ac i o n a i s

2. CIRCUITOS BSICOS COM AMPLIFICADORES OPERACIONAIS

Existem alguns tipos de circuitos que utilizam amplificadores operacionais, sendo os principais

deles os circuitos inversores, os circuitos no inversores e os circuitos diferenciais. Suas descries

e caractersticas sero apresentadas a seguir.

2.1. Amplificador inversor

Uma das configuraes de amplificador operacional mais utilizada a chamada amplificador inversor.

Essa configurao constituda por um ampop e duas resistncias ligadas como mostra a Figura 2. A sada

nesse caso invertida em relao entrada e obtida a partir da multiplicao da entrada por um ganho

constante, fixado pelo resistor de entrada R1 e o resistor de realimentao Rf.

Figura 2. Circuito eltrico de um amplificador inversor e relao de ganho

Um exemplo de aplicao para o amplificador inversor o circuito somador. Considerando-se a Figura 3,

tem-se:

(3)

Figura 3. Circuito somador inversor

Re s um o Am pl i f i c a d or e s o p er ac i o n a i s

E, assim,

(4)

Ainda fazendo R1 = R2 = R3 = R4, tem-se:

( ) (5)

Tratando-se de um circuito somador.

2.2. Amplificador no inversor

A Figura 4 mostra um circuito com ampop que trabalha como um amplificador no inversor u

multiplicador de ganho constante. A conexo do amplificador inversor mais utilizada por ser mais estvel

entre as duas.

Figura 4. Circuito eltrico de um amplificador no inversor e relao de ganho

Um caso particular de um amplificador no inversor a configurao de seguidor unitrio, tambm

chamado de buffer, ilustrado na figura 4. Essa configurao fornece um ganho unitrio, sem inverso de

polaridade ou fase (a sada possui a mesma amplitude, polaridade e fase da entrada). O circuito atua como

isolador de estgios, reforador de correntes e casador de impedncias.

Figura 5. Circuito eltrico de um amplificador no inversor tipo seguidor unitrio e relao de ganho

Em alguns casos, um seguidor de tenso pode receber um sinal atravs de uma resistncia em srie,

colocado no terminal no inversor (RS). Quando isso ocorre, usual colocar um outro resistor de mesmo

valor de resistncia na malha de realimentao para que se tenha um balanceamento do ganho. Na Figura 5,

para que Av seja igual a 1, deve-se ter RS=Rf.

Re s um o Am pl i f i c a d or e s o p er ac i o n a i s

Figura 6. Circuito eltrico de um amplificador no inversor tipo seguidor unitrio com uso de resistncias

Este circuito til pois apresenta uma impedncia de entrada muito alta (RE > 2 M) uma imp dncia de sada muito baixa. Em muitas aplicaes, esse circuito utilizado para isolar etapas. Na figura 4,

considerando R1 0 e Rf , tem-se:

( )

(6)

2.3. Amplificador diferencial

Este circuito permite que se obtenha na sada uma tenso igual diferena entre os sinais aplicados,

multiplicada por um ganho. A Figura 6 ilustra um circuito como esse.

Figura 7. Circuito eltrico de um amplificador diferencial e relao de ganho

Este circuito tem uma srie de aplicaes em amplificao de pequenos sinais. Por exemplo,

circuitos em ponte, nos quais o sinal pode ser menor que o prprio rudo, e principalmente pelo fato

de que este amplificador multiplica apenas a diferena das entradas, elimina-se o componente DC,

ou qualquer outro componente comum s duas entradas. Entretanto, esse circuito tem algumas

limitaes, tais como impedncia de entrada relativamente baixa, impedncias diferentes para cada

uma das duas entradas, alm de ganho limitado, uma vez que o mesmo dado pela relao de

resistncias. Um exemplo para o clculo do ganho ser mostrado na figura 8.

Re s um o Am pl i f i c a d or e s o p er ac i o n a i s

Figura 8. Amplificador diferencial

(7)

Substituindo, tem-se:

(

)

(

)

(8)

E

(

)

Re s um o Am pl i f i c a d or e s o p er ac i o n a i s

3. REFERNCIAS

WENDLING, Marcelo. Amplificadores Operacioanais. Guaratinguet, SP, 2010. Disponvel em:

. Acesso em 3 de maio de 2014.

. Acesso em: 3 de maio de 2014.

BALBINOT, Alexandre. BRUSAMARELLO, Valn r Joo. Instrum ntao fundam ntos d m didas. Vol.1, Rio de Janeiro. Ed. LTC, 2006.