Este trabalho aborda assuntos relacionados com eletrônica e amplificadores operacionais e foi realizado em contexto de formação ao modulo 6060 (U48) IEFP Alguns dos conteúdos foram absorvidos da internet em fontes credíveis pelo que a sua informação pode ser considerada verdadeira e pronta a uso para ensino ou formação. Não estão previstos os direitos reservados pelo que pode ser usado na sua integra ou parcial.

1. Por: Francisco Costa

2.  O termo amplificador operacional designou,O termo amplificador operacional designou,
inicialmente, um tipo de amplificador que,inicialmente, um tipo de amplificador que,
mediante a escolha adequada demediante a escolha adequada de
componentes do circuito em que era inserido,componentes do circuito em que era inserido,
podia desempenhar uma série de operaçõespodia desempenhar uma série de operações
tais como amplificação (multiplicação),tais como amplificação (multiplicação),
adição, subtracção, diferenciação eadição, subtracção, diferenciação e
integração ..integração ..
 A primeira aplicação dos amplificadoresA primeira aplicação dos amplificadores
operacionais foi, por isso, em computadoresoperacionais foi, por isso, em computadores
analógicos ..analógicos ..

4.  Os primeiros protótipos de amplificadoresOs primeiros protótipos de amplificadores
operacionais (AmpOp) eram tubos de vaziooperacionais (AmpOp) eram tubos de vazio
pelo que gastavam muita energia, erampelo que gastavam muita energia, eram
grandes e caros ..grandes e caros ..
 A primeira miniaturização surgiu com oA primeira miniaturização surgiu com o
transístor bipolar de junção e levou ao usotransístor bipolar de junção e levou ao uso
mais generalizado dos AmpOps. No entantomais generalizado dos AmpOps. No entanto
o seu uso corrente só ocorreu com oo seu uso corrente só ocorreu com o
aparecimento dos circuitos integrados, naaparecimento dos circuitos integrados, na
década de 60 ..década de 60 ..

5.  Um amplificador é um dispositivo com umaUm amplificador é um dispositivo com uma
entrada e uma saída. A saída está relacionadaentrada e uma saída. A saída está relacionada
com a entrada através da equação: saída =com a entrada através da equação: saída =
entrada x ganho em que o ganho é umaentrada x ganho em que o ganho é uma
constante de proporcionalidade ..constante de proporcionalidade ..
 Por este facto também é designado porPor este facto também é designado por
amplificador linear ..amplificador linear ..
 O modelo mais comum é o amplificador deO modelo mais comum é o amplificador de
tensão no qual a entrada e a saída são sinaistensão no qual a entrada e a saída são sinais
de tensão. Quer a entrada quer a saída podemde tensão. Quer a entrada quer a saída podem
ser substituídas pelo circuito equivalente deser substituídas pelo circuito equivalente de
Thévenin, ou seja, um gerador de tensão emThévenin, ou seja, um gerador de tensão em
série com uma resistência ..série com uma resistência ..

8.  À medida que o sinal progride da fonte paraÀ medida que o sinal progride da fonte para
a carga sofre primeiro uma atenuação naa carga sofre primeiro uma atenuação na
entrada, depois é amplificado de Aoc dentroentrada, depois é amplificado de Aoc dentro
do amplificador e depois de novo atenuado àdo amplificador e depois de novo atenuado à
saída. Estas atenuações são normalmentesaída. Estas atenuações são normalmente
designadas por “carga” ..designadas por “carga” ..
 Constituem um efeito indesejável na medidaConstituem um efeito indesejável na medida
em que tornam o ganho dependente daem que tornam o ganho dependente da
fonte e da carga de saída, para além defonte e da carga de saída, para além de
implicarem uma redução no ganho ..implicarem uma redução no ganho ..

9.  Aproximadamente 1/3 dos CI’s lineares sãoAproximadamente 1/3 dos CI’s lineares são
Amplificadores Operacionais (AmpOp). IssoAmplificadores Operacionais (AmpOp). Isso
decorre da necessidade de se ter um circuitodecorre da necessidade de se ter um circuito
amplificador de fácil construção e controle, eamplificador de fácil construção e controle, e
de boa qualidade ..de boa qualidade ..
 O Amplificador Operacional é umO Amplificador Operacional é um
componente activo usado na realização decomponente activo usado na realização de
operações aritméticas envolvendo sinaisoperações aritméticas envolvendo sinais
analógicos ..analógicos ..
 Os Amp Op são amplificadores queOs Amp Op são amplificadores que
trabalham com tensão contínua tão bemtrabalham com tensão contínua tão bem
como com tensão alternada. As suascomo com tensão alternada. As suas
principais características são:principais características são:

10.  Alta impedância de entradaAlta impedância de entrada
 Baixa impedância de saídaBaixa impedância de saída
 Alto ganhoAlto ganho
 Possibilidade de operar comoPossibilidade de operar como
amplificador diferencialamplificador diferencial

11.  AmplificaçãoAmplificação
 Regulação de SistemasRegulação de Sistemas
 FiltragemFiltragem
 Operações lineares e não linearesOperações lineares e não lineares
 Controlo de processosControlo de processos

12.  SomaSoma
 DiferençaDiferença
 IntegraçãoIntegração
 LogaritmoLogaritmo

13.  O amplificador operacional podeO amplificador operacional pode
funcionar em três modos:funcionar em três modos:
 Realimentação PositivaRealimentação Positiva
 Realimentação NegativaRealimentação Negativa
 Malha Aberta (Sem Realimentação)Malha Aberta (Sem Realimentação)

14.  RealimentaçãoRealimentação
positivapositiva
 RealimentaçãoRealimentação
NegativaNegativa

15.  Malha Aberta (Sem Realimentação)Malha Aberta (Sem Realimentação)

16. Amplificador InversorAmplificador Inversor Amplificador Não InversorAmplificador Não Inversor

17.  Em determinadas circunstâncias existeEm determinadas circunstâncias existe
a necessidade de bloquear a correntea necessidade de bloquear a corrente
contínua e amplificar apenas a correntecontínua e amplificar apenas a corrente
alternada. Este tipo de aplicação éalternada. Este tipo de aplicação é
executado com a inclusão de umexecutado com a inclusão de um
condensador de acoplamento ..condensador de acoplamento ..
 Para que funcione como amplificador dePara que funcione como amplificador de
Corrente alternada adiciona-se C1 e C2Corrente alternada adiciona-se C1 e C2
conforme de vê na imagem seguinte ..conforme de vê na imagem seguinte ..

18.  É preferívelÉ preferível
projectar o circuitoprojectar o circuito
de modo que osde modo que os
condensadores nãocondensadores não
apresentemapresentem
reactâncias muitoreactâncias muito
elevadas ..elevadas ..

19.  A entrada diferencial de um AmpOpA entrada diferencial de um AmpOp
pode ser danificada se a tensãopode ser danificada se a tensão
exceder o máximo da tensãoexceder o máximo da tensão
diferencial na entrada ..diferencial na entrada ..
 Por exemplo, para o CI 741 a tensão éPor exemplo, para o CI 741 a tensão é
de ±30V. Por definição, a tensãode ±30V. Por definição, a tensão
diferencial de entrada é medida a partirdiferencial de entrada é medida a partir
da entrada não inversora para ada entrada não inversora para a
entrada inversora do AmpOp ..entrada inversora do AmpOp ..

20.  Fontes de ruídos ou interferências, próximasFontes de ruídos ou interferências, próximas
dos circuitos com operacionais, podem alterardos circuitos com operacionais, podem alterar
o nível de tensão CC de alimentação doo nível de tensão CC de alimentação do
integrado, a qual deve ser estabilizada comintegrado, a qual deve ser estabilizada com
ripple o mais reduzido possível ..ripple o mais reduzido possível ..
 A alteração do valor de tensão provocada porA alteração do valor de tensão provocada por
ruído ou oscilações parasitas pode prejudicarruído ou oscilações parasitas pode prejudicar
a resposta do circuito e, em função daa resposta do circuito e, em função da
aplicação e dos níveis dos sinais processados,aplicação e dos níveis dos sinais processados,
poderá provocar erros grosseiros e perigosospoderá provocar erros grosseiros e perigosos
no sistema ..no sistema ..

21.  Para proteger o AmpOp contra ruídos ePara proteger o AmpOp contra ruídos e
oscilações da fonte de alimentação,oscilações da fonte de alimentação,
coloca-se um condensador de 0,1µFcoloca-se um condensador de 0,1µF
entre a terra e cada um dos terminaisentre a terra e cada um dos terminais
de alimentação. Os condensadoresde alimentação. Os condensadores
atuam como condensadores deatuam como condensadores de
passagem para as correntes parasitas,passagem para as correntes parasitas,
normalmente de alta frequência,normalmente de alta frequência,
produzidas ao longo dos condutoresproduzidas ao longo dos condutores
entre a fonte de alimentação e oentre a fonte de alimentação e o
circuito ..circuito ..

22. Ganho de modo diferencial
RC
2
vod
+
-
1mvg π
1vπ
+
-
rπ
2
vid
Cm
id
od
d Rg
V
V
A −==
TT
C
m
V
I
V
I
g
2
α
==
Obs.: Se a saída tomada for
simples o ganho diferencial será:
Cm
id
o
d Rg
V
V
A
2
11
−==

23. +VDD
vo1 vo2
+ -vod
RD
Q
1 Q 2
-VSS
I
v2v1
RD

24. Tensão de offset (VOS)
-VEE
VOS
+
-
RC2
RC1
Q2Q1
VCC
0V
-VEE
RC1 RC2VOD +-
Q1 Q2
VCC
I I
VOS é a tensão que deve ser aplicada à entrada de modo que a
tensão na saída seja igual a zero
d
OD
OS
A
V
V =

25.  A maioria dos amplificadores de propósitoA maioria dos amplificadores de propósito
geral são vendidos a menos de um euro cada.geral são vendidos a menos de um euro cada.
Os projetos modernos são feitos considerandoOs projetos modernos são feitos considerando
uma série de irregularidades de modo queuma série de irregularidades de modo que
muitos amp ops produzidos podem aguentarmuitos amp ops produzidos podem aguentar
curto-circuitos nas suas saídas sem nenhumcurto-circuitos nas suas saídas sem nenhum
dano ..dano ..
 Uma das chaves para a usabilidade destesUma das chaves para a usabilidade destes
circuitos está no princípio da engenharia decircuitos está no princípio da engenharia de
realimentação, particularmente arealimentação, particularmente a
realimentação negativa, que constituiu arealimentação negativa, que constituiu a
fundação de praticamente todos os controlefundação de praticamente todos os controle
de processos automáticos ..de processos automáticos ..

27. Produções: KikoMc ..