Amplificador operacional, o que é? Funcionamento e aplicações!

Em Componentes eletrônicos por Pedro Alves

Você já ouviu falar em amplificador operacional e para que ele serve? Este é um componente muito usado na eletrônica, mas que algumas pessoas ainda tem dúvidas sobre este assunto. Para te ajudar, o Manual da Eletrônica fez este conteúdo que explica o que é um amplificador operacional e como ele funciona, além de apresentar as principais características de um amplificador operacional e as suas respectivas aplicações. Então, bora aprender eletrônica!

O que é amplificador operacional?

Também conhecido como amp-op, o amplificador operacional é um componente eletrônico capaz de amplificar sinais e realizar operações matemáticas, como por exemplo soma, subtração, multiplicação, derivação e integração.

Principais características do amplificador operacional

Antes de mencionar as principais características de um amplificador operacional, é importante destacar que alguns aspectos são específicos de cada modelo, portanto, sempre consulte o datasheet do componente!

O amplificador operacional possui uma estrutura relativamente simples! É um componente eletrônico compacto, que internamente é composto por resistores, capacitores e transistores.

Basicamente, ele tem duas entradas, que é a inversora, identificada pelo sinal negativo (-), e a entrada não inversora, identificada por um sinal positivo (+). Além disso, o amplificador operacional tem uma saída (Vo), uma alimentação positiva (+Vcc) e a alimentação negativa (-Vcc).

O que é amplificador operacional e como funciona!

Estrutura básica de um amplificador operacional.

Dentre as principais características de um amplificador operacional, em condições ideais ele apresenta:

Resposta a altas frequências
Alto ganho em malha aberta
Alta impedância de entrada
Baixa impedância de saída
Baixa sensibilidade à temperatura

Características de um amplificador operacional ideal:

Na eletrônica existem os componentes ideias, que na verdade são a ideia de um componente perfeito, e não existem fisicamente! Saber as características de um componente deste é fundamental para entender o funcionamento do componente. Portanto, as características ideais de um amplificador operacional são:

Ganho infinito em malha aberta
Resposta de frequência infinita
Impedância de entrada infinita
Impedância de saída igual a zero
Insensibilidade à temperatura

Funcionamento de um amplificador operacional

O sinal na saída do amplificador operacional depende da diferença de potencial entre os sinais aplicados nas entradas inversora e não inversora, além do ganho deste amplificador, que depende da sua configuração! É importante lembrar que se o ganho for muito alto, o amplificador operacional satura e a máxima tensão de saída será de acordo com a sua alimentação.

Considerando a entrada inversora aterrada, ao aplicar um sinal na entrada não inversora, este mesmo sinal sai amplificado, ou seja, não é invertido. Porém, se a entrada não inversora estiver aterrada e um sinal for aplicado na entrada inversora, este mesmo sinal chega na saída amplificado e invertido. Também é bom destacar que o ganho do amplificador operacional pode ser controlado.

Para encontrar o valor do ganho, basta fazer a relação entre o valor obtido na saída pelo valor da entrada do amplificador operacional, ou seja, basta dividir o valor da saída pelo valor da sua entrada!

Um mesmo amplificador operacional pode ser configurado de diversas formas, e os seus modos de operação são:

Realimentação Positiva
Realimentação Negativa
Sem Realimentação

Amplificador operacional com realimentação positiva

Um amplificador operacional configurado com a realimentação positiva está operando em malha fechada. Nesta configuração a entrada positiva do amplificador operacional é ligada na sua saída através do resistor RF. Também vale a pena lembrar que o amplificador operacional operando com a realimentação positiva não funciona como um amplificador de sinais, pois ele tem uma resposta não linear!

Amplificador operacional com realimentação positiva.

Por causa dessa realimentação o ganho do amplificador operacional pode ser facilmente projetado, mas a desvantagem deste tipo de realimentação é a instabilidade no circuito, por isso ele é muito usado nos circuitos osciladores.

Amplificador operacional com realimentação negativa

O amplificador operacional com realimentação negativa também é muito simples! A sua ligação é o contrário da realimentação positiva, pois a saída do amplificador é reaplicada à entrada inversora através de RF. Com esta realimentação ele também tem a característica de operação em malha fechada, ou seja, o ganho do amplificador operacional é definido por R1 e RF, que pode ser facilmente projetado!

Amplificador operacional com realimentação negativa.

É neste tipo de realimentação que acontece o curto-circuito virtual, onde o sinal aplicado na entrada não inversora é o mesmo na entrada inversora.

Amplificador operacional sem realimentação

Diferente dos modos de operação citados anteriormente, o amplificador sem realimentação está operando como malha aberta, pois o ganho do amplificador é estipulado pelo fabricante, ou seja, o ganho não pode ser controlado, sendo comumente utilizado em circuitos comparadores.

Amplificador operacional sem realimentação.

Aplicações do amplificador operacional

São muitas as aplicações para um amplificador operacional! Além das aplicações citadas anteriormente, é possível destacar a seguintes aplicações:

Integrador
Isolador (buffer)
Filtros Ativos

Neste artigo comentamos muito sobre os ganhos do amplificador operacional, mas ele não é o único componente de possui um ganho! O transistor é um destes componentes que possui ganho, e caso você queira entender um pouco mais deste assunto, veja o vídeo a seguir do canal Mundo da Elétrica, vale a pena assistir!

Encerramos este artigo e esperamos que as suas dúvidas tenham sido esclarecidas! Se ainda tiver alguma dúvida sobre o tema, deixe nos comentários que vamos te responder e continue visitando os artigos do Manual da Eletrônica!

Sobre o autor

Pedro Alves atua na área de eletricidade desde 2014 quando cursou Eletromecânica no SENAI. Se tornou eletricista especializado em comandos elétricos e instalações elétricas prediais no ano de 2015. Também é Técnico em Eletrônica pelo CEFET-MG. Trabalha como eletricista autônomo há mais de 4 anos e tem vasta experiência como editor de conteúdo para artigos técnicos na empresa Mundo da Elétrica.

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