Noções básicas de amplificador operacional

O Amplificador Operacional, também chamado de Op-Amp, é um circuito integrado que pode ser usado para realizar várias operações lineares, não lineares e matemáticas. Um op-amp é umdirect coupled high gain amplifier. Você pode operar o amplificador operacional com sinais AC e DC. Este capítulo discute as características e tipos de amplificadores operacionais.

Construção de amplificador operacional

Um op-amp consiste em amplificadores diferenciais, um tradutor de nível e um estágio de saída. Um amplificador diferencial está presente no estágio de entrada de um amplificador operacional e, portanto, um amplificador operacional consiste emtwo input terminals. Um desses terminais é chamado deinverting terminal e o outro é chamado de non-inverting terminal. Os terminais são nomeados com base na relação de fase entre suas respectivas entradas e saídas.

Características do amplificador operacional

As características ou parâmetros importantes de um amplificador operacional são as seguintes -

  • Ganho de tensão de loop aberto
  • Tensão de compensação de saída
  • Taxa de rejeição de modo comum
  • Taxa de giro

Esta seção discute essas características em detalhes conforme fornecido abaixo -

Ganho de tensão de loop aberto

O ganho de tensão de loop aberto de um amplificador operacional é seu ganho diferencial sem qualquer caminho de feedback.

Matematicamente, o ganho de tensão de loop aberto de um amplificador operacional é representado como -

$$ A_ {v} = \ frac {v_0} {v_1-v_2} $$

Tensão de compensação de saída

A tensão presente na saída de um amplificador operacional quando sua tensão de entrada diferencial é zero é chamada de output offset voltage.

Taxa de rejeição de modo comum

Taxa de rejeição de modo comum (CMRR) de um amplificador operacional é definido como a razão entre o ganho diferencial de malha fechada, $ A_ {d} $ e o ganho de modo comum, $ A_ {c} $.

Matematicamente, CMRR pode ser representado como -

$$ CMRR = \ frac {A_ {d}} {A_ {c}} $$

Observe que o ganho do modo comum, $ A_ {c} $ de um amplificador operacional, é a relação entre a tensão de saída do modo comum e a tensão de entrada do modo comum.

Taxa de giro

A taxa de variação de um amplificador operacional é definida como a taxa máxima de mudança da tensão de saída devido a uma tensão de entrada em degrau.

Matematicamente, a taxa de variação (SR) pode ser representada como -

$$ SR = Máximo \: de \: \ frac {\ text {d} V_ {0}} {\ text {d} t} $$

Onde $ V_ {0} $ é a tensão de saída. Em geral, a taxa de variação é medida em $ V / \ mu \: Sec $ ou $ V / m \: Sec $.

Tipos de amplificadores operacionais

Um op-amp é representado por um símbolo de triângulo com duas entradas e uma saída.

Os op-amps são de dois tipos: Ideal Op-Amp e Practical Op-Amp.

Eles são discutidos em detalhes conforme fornecido abaixo -

Op-Amp ideal

Um op-amp ideal existe apenas em teoria e não existe na prática. oequivalent circuit de um op-amp ideal é mostrado na figura abaixo -

A ideal op-amp exibe as seguintes características -

  • Impedância de entrada $ Z_ {i} = \ infty \ Omega $

  • Impedância de saída $ Z_ {0} = 0 \ Omega $

  • Ganho de tensão em malha aberta $ A_ {v} = \ infty $

  • Se (o diferencial) tensão de entrada $ V_ {i} = 0V $, então a tensão de saída será $ V_ {0} = 0V $

  • Largura de banda é infinity. Isso significa que um op-amp ideal amplificará os sinais de qualquer frequência sem qualquer atenuação.

  • Taxa de rejeição de modo comum (CMRR) é infinity.

  • Taxa de giro (SR) é infinity. Isso significa que o op-amp ideal produzirá uma mudança na saída instantaneamente em resposta a uma tensão de passo de entrada.

Amp óptico prático

Praticamente, os amplificadores operacionais não são ideais e se desviam de suas características ideais devido a algumas imperfeições durante a fabricação. oequivalent circuit de um amplificador operacional prático é mostrado na figura a seguir -

UMA practical op-amp exibe as seguintes características -

  • Impedância de entrada, $ Z_ {i} $ na ordem de Mega ohms.

  • Impedância de saída, $ Z_ {0} $ na ordem de few ohms..

  • O ganho de tensão de malha aberta, $ A_ {v} $ será high.

Ao escolher um amplificador operacional prático, você deve verificar se ele satisfaz as seguintes condições -

  • A impedância de entrada, $ Z_ {i} $, deve ser a mais alta possível.

  • A impedância de saída, $ Z_ {0} $, deve ser a mais baixa possível.

  • O ganho de tensão de loop aberto, $ A_ {v} $ deve ser o mais alto possível.

  • A tensão de compensação de saída deve ser a mais baixa possível.

  • A largura de banda operacional deve ser a mais alta possível.

  • O CMRR deve ser o mais alto possível.

  • A taxa de variação deve ser a mais alta possível.

Note - O amplificador operacional IC 741 é o amplificador operacional mais popular e prático.