Circuitos de aplicação com amplificador operacional e conceitos para referência teórica

Na imagem acima, um oscilador em ponte de Wien com amplificador operacional e estabilização de amplitude.

Em um amplificador operacional (amp-op) ideal a tensão de entrada diferencial é [vd = v2 – v1 ≅ 0]. Aplica-se a fórmula [vd = vo/Ad] sabendo que vo é finita e Ad é infinita.

Na prática, claro, o Ad não é infinito (por exemplo, Ad = 100.000). Para uma tensão de saída vo = 10V e aplicando a fórmula anterior, temos vd = 100 μV.

Em um amplificador operacional real, vd ≅ 0 e com isso podemos dizer que a entrada de um amp-op é um curto-circuito virtual. Disso, temos que:

  • v2 ≅ v1;
  • Ri (impedância entre v1 e v2) é muito grande. Assim, a corrente elétrica nesta impedância será quase igual a zero, por exemplo 1 nA (100μV/100kΩ).

A impedância de saída do amplificador inversor pode ser obtida seguindo os passos abaixo:

  1. Fazer vi = 0, em que vi é o sinal de entrada, que será aplicado ao circuito – por exemplo um sinal de áudio que vai ser amplificado. A tensão vi não é o sinal v1 nem o v2, que são os níveis de tensão que entram propriamente no amplificador operacional;
  2. Inserir uma fonte de tensão de teste (vo) nos terminais de saída;
  3. Medir a corrente (io) fornecida por esta fonte de teste.
  4. Calcular a impedância de saída (ro) com a fórmula: ro = vo/io.

O mesmo procedimento pode ser aplicado para encontrar a impedância de saída do amplificador não-inversor.

Circuitos de aplicação com amplificador operacional

Amplificador logaritmo

Amplificador operacional logarítmo
Crédito: Alejo2083 (File:Operational amplifier logarithm.png)

No amplificador logarítmico, a tensão de saída é ao logarítmico da tensão de entrada. Sabe-se que na natureza e no dia-a-dia muitos fenômenos variam de forma logarítmica ou exponencial.

Sabendo a reposta logarítmica, dá para encontrar a resposta exponencial, já que ambas são intimamente relacionadas.

No circuito acima, é possível trocar de posição o resistor e o diodo para obtermos a função exponencial.


Circuito de controle automático de ganho (CAG)

Controle automático de ganho com amplificador operacional

Pode ser construído com amp-op para controlar o nível de potência de um sinal. Assim, um circuito CAG usa o conceito de realimentação para manter um nível de sinal fixo dentro do receptor, mesmo que o nível de sinal na antena varie bastante.

Em amplificadores comerciais com CAG o parâmetro que mostra o quanto o ganho pode variar é conhecido como faixa dinâmica de controle.


Pico-amperímetro

Picoamperímetro com amplificador operacional
Crédito: Crédito: wdwd (File:Picoammeter schematic.svg – Wikimedia Commons)

Diagrama simplificado de referência para um Pico-amperímetro (medidor de correntes muito baixas, abaixe de 1 pA).

Baseado em amplificadores operacionais BiMOS, como o CA3420, com baixa corrente de entrada (Alta impedância).


Fonte de corrente

Fonte de corrente com amplificador operacional
Crédito: Cyril Mechkov — Circuit-fantasist (File:I-to-v op-amp current source 1000.jpg)

As cores limitam blocos de circuitos e indicam suas funções:

  • Azul = circuito completo da fonte de corrente com realimentação negativa;
  • Laranja = subtrator de tensão;
  • Dentro do círculo verde (R) à direita = conversor corrente para tensão.

Gerador de varredura bootstrap

Gera uma rampa de tensão linear. Um aumento na tensão de saída faz com que a tensão de entrada aumente. Este aumento na entrada faz a saída aumentar ainda mais.

Assim, a saída vai sendo puxada para cima, num exemplo de realimentação positiva. A frequência do gerador depende dos componentes e das tensões no circuito.


Para compartilhar, clique nos links: FacebookLinkedinTwitterGoogle Plus


Crédito da imagem em destaque no começo: Duhos (File:Wien bridge oscillator with amlitudo stabilitaiton using OP amp.png).