Capítulo 2 – Amplificadores Operacionais
Secção 2.1 – Introdução aos Amplificadores Operacionais
Esta secção introduz o conceito de amplificadores operacionais (AmpOps), destacando a sua versatilidade e importância em circuitos analógicos. Os amplificadores operacionais são dispositivos amplamente utilizados devido às suas características ideais, como ganho de tensão infinito, impedância de entrada infinita e impedância de saída nula.
Secção 2.2 – O Amplificador Operacional Ideal
Aqui, são discutidas as propriedades do amplificador operacional ideal, incluindo:
- Ganho de tensão infinito: O AmpOp ideal amplifica qualquer diferença de tensão entre as suas entradas de forma ilimitada.
- Impedância de entrada infinita: Não há corrente nas entradas, permitindo que o AmpOp não carregue os circuitos anteriores.
- Impedância de saída nula: A tensão de saída não é afetada pela carga conectada ao amplificador.
Estas características permitem simplificar a análise de circuitos que utilizam amplificadores operacionais.
Secção 2.3 – Circuitos com Amplificadores Operacionais Ideais
Esta secção explora diversas configurações de circuitos que utilizam amplificadores operacionais ideais, tais como:
- Amplificador inversor: Inverte a fase do sinal de entrada e proporciona um ganho determinado pela razão de resistências no circuito.
- Amplificador não inversor: Mantém a fase do sinal de entrada e oferece um ganho positivo.
- Seguidor de tensão (buffer): Fornece uma cópia exata da tensão de entrada na saída, com alta impedância de entrada e baixa impedância de saída.
- Somador: Combina vários sinais de entrada numa única saída, ponderada por resistências específicas.
- Integrador e diferenciador: Realizam operações matemáticas de integração e diferenciação sobre o sinal de entrada, respectivamente.
Cada configuração é acompanhada de análises detalhadas e exemplos práticos de aplicação.
Secção 2.4 – Amplificadores Operacionais Reais e suas Características
Nesta secção, são abordadas as diferenças entre os amplificadores operacionais ideais e os reais. Os AmpOps reais apresentam limitações como:
- Ganho de tensão finito: Embora elevado, é limitado e varia com a frequência.
- Impedância de entrada alta, mas finita: Pode permitir pequenas correntes de entrada.
- Impedância de saída baixa, mas não nula: Pode influenciar a tensão de saída dependendo da carga.
- Largura de banda limitada: O ganho diminui a altas frequências.
- Offset de tensão de entrada: Pequena tensão diferencial necessária para obter uma saída zero.
A compreensão destas imperfeições é fundamental para o projeto de circuitos com amplificadores operacionais.
Secção 2.5 – Aplicações Avançadas de Amplificadores Operacionais
Esta secção explora aplicações mais complexas dos amplificadores operacionais, incluindo:
- Filtros ativos: Implementação de filtros passa-baixo, passa-alto, passa-banda e rejeita-banda utilizando AmpOps para controlar características de frequência.
- Osciladores: Geração de sinais periódicos sinusoidais ou de outra forma, utilizando realimentação positiva em circuitos com amplificadores operacionais.
- Conversores de sinal: Circuitos que convertem sinais analógicos em digitais (ADC) ou digitais em analógicos (DAC) com o auxílio de amplificadores operacionais.
São fornecidos exemplos práticos e análises de desempenho para cada aplicação.
