Apostila de Eletrônica Básica - Capítulo 5: Amplificador Operacional, Notas de estudo de Engenharia Elétrica

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APOSTILA

DE

ELETRÔNICA BÁSICA

CAPÍTULO 5

AMPLIFICADOR OPERACIONAL

Versão 20080320

ÍNDICE

Figura 5-2 – sinais aplicados à entrada do amplificador operacional

5.1.2. AMPLIFICADORES LINEARES BÁSICOS

Os operacionais são comumente usados em aplicações lineares. Circuitos lineares são aqueles cujo sinal de saída é diretamente proporcional ao de entrada.

AMPLIFICADOR INVERSOR

A figura 5.3 mostra o esquema de um amplificador operacional inversor. O sinal é aplicado à entrada inversora do amplificador.

Figura 5-3 – amplificador operacional configurado como amplificador inversor.

Os resistores Rl e R2 formam uma malha de realimentação controlando o ganho.

A relação entre a tensão de entrada e a de saída está expressa na equação 5-2.

i

2 o (^) R v

R

v 1

= — Equação 5-

Onde: vo = tensão de saída e Vi = tensão de entrada

O sinal menos na equação indica que a tensão de saída tem sempre a polaridade invertida da tensão de entrada.

Exemplo a) Qual a tensão de saída no circuito abaixo?

A configuração acima é de um amplificador inversor. A tensão aplicada à entrada é de 3V. Usando a equação 5.2, fica:

Ventrada R

R

Vsaída = − × 1

= − ×

K

K

Vsaída 3 4700

Vsaída =− ×

Vsaída =− 2 , 55 × 3 Vsaída^ =−^7 ,^65 V

A tensão de saída neste exemplo será de −7,65V, isto é, 7,65V negativos. Houve um aumento no valor da tensão, embora de polaridade invertida.

Exemplo b) Se agora a posição dos resistores for invertida, qual será a tensão de saída?

+15V

-15V

— 2 3

7

4

741C^6

4K

12K vsaída +3V

Aplicamos novamente a equação 5.2:

Ventrada R

R

Vsaída = − × 1

= − ×

K

K

Vsaída 3 12000

Vsaída =− ×

Vsaída =− 0 , 39 × 3 Vsaída^ =−^1 ,^175 V

A tensão de saída passa para −1,175V. Com a inversão dos resistores, a polaridade de saída continua invertida, porém de valor menor que o da entrada.

A equação 5.2 também pode ser escrita da seguinte forma:

R

R

v

v entrada

saída (^) = − Equação 5-

Num sistema, a tensão de saída dividida pela tensão de entrada vem a ser o ganho deste sistema. Então, a relação R2/R1 indica o ganho do amplificador.

1 ×

Vsaída = + => Vsaída =( 1 + 2 , 55 ) × 3 => Vsaída =( 3 , 55 ) × 3

Vsaída = 10 , 65 V

Exemplo d) Se agora a posição dos resistores for invertida, qual será a tensão de saída?

+15V

-15V

— 2 3

7

4

741C^6

4K

12K vsaída

+3V

Aplica-se novamente a equação 5.4:

Ventrada R

R

Vsaída (^) × 

1

1 ×

= ^ +

K

K

Vsaída

1 ×

Vsaída = + => Vsaída =( 1 + 0 , 39 ) × 3 => Vsaída =( 1 , 39 ) × 3

Vsaída = 4 , 17 V

Repare que de acordo com os valores de R2 e R1 usados, o ganho varia. Entretanto, é importante observar que, diferente do circuito inversor, o amplificador operacional funcionando como não inversor apresenta ganho maior ou igual a 1 e jamais atenua o sinal.

No exemplo acima, refaça os cálculos considerando o resistor R2 igual a zero (0Ω) e comprove a afirmação acima.

• 5.1. AMPLIFICADOR OPERACIONAL.................................................................
  • 5.1.1. CARACTERÍSTICAS
  • 5.1.2. AMPLIFICADORES LINEARES BÁSICOS
    • AMPLIFICADOR INVERSOR
    • AMPLIFICADOR NÃO-INVERSOR
• APÊNDICE 1 – Folha de dados do circuito integrado
• APÊNDICE 1 – Folha de dados do circuito integrado