Capítulo 026

Prévia do material em texto

Amplificador operacional (Amp-op)
Vamos agora centrar-nos numa das aplicações específicas deste que, dentro da experiência prática eletrônica, se mostra de uma grande utilidade. Trata-se do comparador. 
O amplificador operacional nasce como um conjunto específico de transistores e componentes periféricos que se integram num só circuito integrado para realizar uma função específica. O amp-op, além disso, foi um dos primeiros circuitos integrados que se fabricaram como tais. Há que retroceder um pouco na história da eletrônica para raciocinar o porquê da denominação "amplificador operacional" para os circuitos que agora nos ocupam. O tipo de amplificador integrado no chip se utilizou nos princípios da era da integração eletrônica mas em dispositivos de cálculo analógico. 
Ditas máquinas realizavam cálculos matemáticos mediante funções eletrônico-matemáticas, tais como a "integração" e a "diferenciação". Daqui provém a denominação histórica destes circuitos. 
Posteriormente, devido às suas excelentes características - como conjunto de componentes discretos - se começaram a fabricar em forma contínua e integrada, até chegar à época atual na que comprar um amp-op é tão simples como adquirir, por exemplo, um transistor. Ambos podem contemplar-se como um componente compacto e diferenciado dentro do desenho eletrônico (com a exceção de que o primeiro contém um bom número dos segundos). 
Vantagens do uso dos amp-op
Pode parecer um pouco presumido da nossa parte designar aos operacionais um papel estelar dentro da eletrônica mas realmente, é um dos mais importantes dentro do que denominamos "eletrônica analógica". 
Fica claro que qualquer circuito que contenha um operacional pode também desenhar-se sem ele. Para isso teríamos que utilizar componentes discretos e não um integrado específico. 
Agora bem, o uso de um operacional ao invés dos componentes aos que este substitui redunda em umas quantas vantagens que o desenhador, ou o simples amador, não pode passar por alto. Entre estas podemos destacar as seguintes: 
- Poupança na etapa de desenho: o amp-op se contempla como uma "caixa negra" ideal à que só há que alimentar corretamente e ligar os seus terminais de entrada e saída. 
- Simplicidade de substituição em caso de avaria: tendo seu conteúdo num "chip", o operacional pode ser substituído de forma rápida. Para isso só temos que colocá-lo no circuito sobre uma base adequada. 
- Fiabilidade: o fato de que um bom número de transistores da nossa montagem venha contida num único chip, o qual é verificado em fábrica, evita a possibilidade de erros se tiverem sido montados de forma discreta os transistores contidos no amp-op. 
- Poupança econômica: não há que ser um perito em finanças para apreciar a diferença de custo que representaria adquirir os componentes integrados num operacional, em vez de comprar diretamente este chip. 
- Poupança de espaço: apesar de que nos empenhemos em vê-lo assim, a preocupação pela miniaturização eletrônica não é tão só uma "obsessão japonesa". Só temos que pensar que o custo de um circuito dado também se incrementa com o aumento do circuito impresso (suporte para soldar os componentes). Ou, dito de outra forma: quanto menor seja a superfície de circuito menor será o custo do mesmo.
 Aplicações dos amp-op
É significativo o auge que teve a aplicação dos operacionais no mercado eletrônico atual. De constituir um elemento de cálculo (operacional) nas aplicações de computação eletrônica passou a formar parte de um bom número de circuitos eletrônicos do campo analógico. 
Vamos enumerar à continuação algum dos 
circuitos de aplicação dos operacionais: 
- Circuitos detetores de tensão 
- Circuitos comparadores 
- Circuitos retificadores 
- Circuitos limitadores
- Geradores de sinal 
- Osciladores
- Filtros ativos
- Conversores V/f e V/I
- Circuitos aritméticos.
- Circuitos de amplificação 
- Circuitos integradores e diferenciadores
Fica claro que o campo dos operacionais não tem limite e que será a evolução tecnológica a que motive a aparição de outras aplicações. À continuação vamos entrar numa das aplicações destes.
O amp-op como comparador
Acontece, em várias ocasiões, que desejemos comparar uma tensão com outra para ver qual das duas é maior. Para isso se pode utilizar um circuito implementado a partir de amp-op e que responde ao nome de comparador. 
Para utilizar como comparador um amplificador operacional só temos que colocar certa tensão, por exemplo, na entrada inversora (V-) a qual realizará função de tensão de referência. Se, à continuação, colocamos uma tensão na entrada não inversora (V+) do mesmo operacional obteremos um sinal de saída (Vs) que será função do resultado da comparação de ambos os sinais. Como resumo do comportamento de ditas montagem podemos estabelecer a seguinte lógica:
- Se a tensão V+ é maior que V- Vs será de nível alto. 
- Se a tensão V+ é menor que V- Vs será de nível baixo. 
A forma mais simples de constituir um comparador com um amp-op. consiste em ligar o mesmo - sem resistores de realimentação- de forma que a entrada não inversora faça as funções de entrada de sinal a comparar, enquanto que o terminal da inversora se liga à massa. A operatividade deste circuito é bastante simples: ao apresentar-se uma tensão muito pequena (uns poucos mili-volts) na entrada não inversora o operacional passa a saturar-se, com o que a saída do mesmo,(terminal Vs) oferece uma tensão próxima à da alimentação positiva (o que nós denominamos nível alto ou "H"). Se, pelo contrário, se apresenta no terminal não inversora (V+) uma tensão inferior ligeiramente a zero volts, a saída do operacional passa a um nível baixo (L). 
Outro modo de obter um circuito comparador é mediante a utilização de um amplificador operacional de alimentação simples. 
Tal e como podemos ver na ilustração correspondente, a tensão a comparar se faz chegar também ao terminal da não inversora (V+), enquanto que a inversora recebe outra tensão que provém do divisor de tensão formado por R1 e R2. Dita tensão constitui a tensão de referência (Vref). Se acontece, tal e como vemos na ilustração, que o resistor R1 é do tipo regulável poderemos levar o ponto de referência (Vref.) à margem que desejemos. Neste caso a saída do operacional se comporta da maneira que podemos observar no gráfico (denominada função de transferência) também representada junto à montagem. 
Comparadores específicos
Existem no mercado circuitos integrados que foram desenhados especificamente para realizar funções de comparação. Entre estes podemos citar, por exemplo, o LM311, o LM339 e o NE 529. Estes circuitos possuem uma saída em modo coletor aberto, pelo que deve ligar-se a mesma a um resistor de "pully-up" e em positivo.
Adaptado do “curso de eletrônica” da Editora F&G S.A (1995)
� EMBED PowerPoint.Show.8 ���
� EMBED PowerPoint.Show.8 ���
� EMBED PowerPoint.Show.8 ���
� EMBED PowerPoint.Show.8 ���
� EMBED PowerPoint.Show.8 ���
� EMBED PowerPoint.Show.8 ���
� EMBED PowerPoint.Show.8 ���
�PAGE �1�
�PAGE �8�
_1204780278.ppt
*
*
*
A comodidade de utilizar um A.O. fica patente quando pensamos que com um só movimento podemos ligar 15 ou 20 transistores.
_1204780480.ppt
*
*
*
Nesta ilustração podemos ver a "lógica" de funcionamento de um operacional de um ponto de vista "prático".
_1204780709.ppt
*
*
*
Mediante um circuito divisor obtemos uma eficaz "referência" para o operacional alimentado por meio de uma fonte simples.
_1204780821.ppt
*
*
*
Dentro dos integrados específicos estão já os comparadores. Aqui vemos o caso do LM311, um comparador de uso bastante comum.
_1204780594.ppt
*
*
*
Se utilizamos um operacionalque opere com alimentação simétrica obteremos uma resposta de saída como a indicada.
_1204780365.ppt
*
*
*
As aplicações dos operacionais passaram do cálculo aritmético a toda uma gama de utilidades.
_1204780193.ppt
*
*
*
Os operacionais devem o seu nome a que no princípio se utilizaram no cálculo eletrônico-matemático.