A Amplificador Operacional

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Inversor

Nesta configuração o sinal a ser amplificado é aplicado à entrada inversora do AMPOP, enquanto a entrada não inversora é conectada ao GND do circuito. Esta conexão com o GND fornece algo que chamaremos de referência forte, e na verdade todo sinal aplicado à entrada não inversora será uma referência forte para as análises. Não existe corrente nas entradas do AMPOP e a tensão nas duas entradas é igual (não existe diferença de potencial).

Não-Inversor

Na configuração não inversora o sinal a ser amplificado é aplicado diretamente na entrada não inversora. A tensão vin aplicada na entrada não inversora será a mesma tensão na entrada inversora devido ao curto virtual.

A impedância de entrada desta configuração é a própria impedância de entrada do AMPOP, dado disponível no datasheet do modelo em uso. Tal característica é muito interessante quando devemos evitar ao máximo interferir na fonte a ser medida.

Amplificador LM741

O amplificador operacional 741 é um dos circuitos integrados clássicos da eletrônica. Ele é o amplificador operacional genérico com o qual todos os outros são comparados.  O 741 exige uma fonte de alimentação simétrica e seu funcionamento pode ser resumido da seguinte forma: Uma tensão aplicada à entrada não inversora (+) é subtraída da tensão aplicada à entrada inversora (-) e a diferença é amplificada cerca de 100.000 vezes, ou seja, o 741 tem um "ganho" de cerca de 100.000. Ele possui uma impedância de entrada muito alta, cerca de 2MΩ (dois milhões de ohms), e uma impedância de saída baixa (cerca de 75Ω). Isto significa que o 741 coloca o sinal amplificado na sua saída quase sem consumir corrente na entrada. A sua saída, apesar da baixa impedância, está limitada a uma pequena corrente, cerca de 20mA.

O 741 utilizado com ganho total (100.000), somente tem aplicação como comparador de tensão. Neste caso, uma pequena diferença de tensão entre as entradas (+) e (-) é amplificada 100.000 vezes, levando a tensão de saída a um valor próximo da tensão de alimentação positiva ou negativa, dependendo do sinal da diferença e da configuração do circuito como inversor ou não inversor.

Utilizando dois resistores, os amplificadores operacionais podem ser levados a ter um ganho programado. Os dois resistores fazem parte de um circuito de realimentação negativa, onde parte do sinal de saída é levado à entrada, compensando o excesso de amplificação e "travando" o amplificador em um determinado ganho.

O 741 possui também dois pinos chamados "offset null". Estes pinos existem porque quando as duas tensões de entrada são iguais a zero, a saída do 741 não é perfeitamente zero, existindo uma tensão residual da ordem de microvolts ou milivolts. Para aplicações de grande amplificação que exigem precisão absoluta, um potenciômetro ligado entre estes dois terminais e a alimentação negativa fará o ajuste que anulará esta tensão residual.

⦁ Metodologia

Materiais necessários:

1 CI LM741

1 Resistor de 1KΩ

1 Resistor de 10KΩ

1 Fonte de tensão DC

1 Gerador de funções

1 Ociloscópio

1 Protoboard

Cabos/Jumpers para protoboard

Neste experimento foram usadas duas fontes de 12V, o positivo de uma estava ligado ao negativo da outra formando o terra, além disso o negativo uma ligada ou um gerador de funções,

Para calcular os valores do ganho (A) e de do amplificador inversor foram utilizadas as fórmulas abaixo. Considerou-se que o é 1V, mantendo a resistência 1 igual a 1K e a resistência 2 em 10K.

Equação 1

Equação 2

Para o amplificador não inversor foram utilizadas as equações 3 e 4, mantendo os valores das resistências iguais aos do inversor.

Equação 3

Equação 4

⦁ Resultados

A primeira imagem corresponde ao Vout (em amarelo) do amplificador inversor a segunda do não inversor ambas com o mesmo sinal de entrada (em azul). As medidas estão de acordo com os valores calculados com as equações já apresentadas a tabela abaixo compara os resultados obtidos:

Ganho Medido Ganho Calculado

Medido

Calculado

Inversor -9,55 -10 -9,84V -10V