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Realimentação Positiva e Negativa
Realimentação positiva
Este modelo de operação é denominado operação em malha fechada. Pois o ganho do operacional é obtido pelo projetista. Apresenta como desvantagem uma instabilidade ao circuito. Aplicado em circuitos osciladores.
Neste modo de operação o AOP não trabalha como amplificador de sinais, pois sua resposta não é linear.
Realimentação Negativa
Este modo de operação é o mais importante e o mais utilizado em circuitos com "AmpOp", veja que a saída é reaplicada à entrada inversora do AOP através de RF. Existem várias aplicações para os AOP com realimentação negativa entre elas podemos destacar:
- Amplificador Não Inversor.
- Amplificador Somador.
- Amplificador Diferencial.
- Diferenciador.
- Integrador.
- Filtros Ativos, etc.
Este modo de operação como na realimentação positiva tem característica de malha fechada, ou seja, o ganho é determinado por R1 e RF e pode ser controlado pelo projetista.
Amplificador Inversor
Seguindo a regra, a grandeza mais importante em um circuito analógico é o ganho de tensão do circuito, denominado de AV.
Observação
Se não sabemos como funciona um circuito, uma boa dica para tentarmos compreender seu funcionamento é determinar o comportamento da tensão de saída do circuito através da sua tensão ou função de entrada.
Para o circuito observado no inicio da análise temos o ganho de tensão dado por:
Notamos que na equação acima temos VOUT sendo a própria saída do AOP e que temos dois ganhos de tensão: o ganho do circuito (AV) e o ganho interno do AOP (A).
Para uma análise mais simples, determinamos as correntes de cada ramo, conforme observamos neste circuito, pela Lei das Correntes de Kirchhoff (LCK):
Neste momento da análise devemos ter em mente as características do AOP ideal onde mostra que as entradas do operacional não drenam corrente. Portanto:
Assim podemos dizer que:
Por outro lado, as correntes I1 e I2 podem ser expressas por:
Como I1 = I2, então:
Amplificador Não Inversor
Sabendo que o AOP ideal tem como saída VO = A(V+ - V-) no circuito proposto a entrada não inversora está aterrada, ou seja, V+ = 0 e VO = VOUT . Desta forma VOUT = -AV- ou seja, V- = -VOUT / A. Substituindo na expressão anterior temos:
A expressão acima não nos diz muita coisa, mas quando forçamos um A muito elevado, o termo A-1 (1 + RF/R1) do denominador tende a zero e a expressão acima se simplifica para:
Esta expressão é utilizada para determinar o ganho do amplificador inversor. O mesmo possui este nome devido ao sinal negativo na frente de RF/R1. Sabemos que um sinal negativo corresponde a uma inversão de fase, ou seja, graficamente ele corresponde a um espelhamento em relação ao eixo x, isto é no tempo o sinal da saída é invertido em relação ao sinal de entrada.
É pressuposto também que o ganho de tensão do amplificador operacional nunca sature, ou seja, ele sempre trabalhará na região linear onde a expressão A (V+ - V-) é válida. Esta observação é valida para todos os circuitos de AOP com modo de operação de realimentação negativa.
Na verdade, um AOP quando usado para amplificar sinais, sempre é empregado com algum tipo de realimentação entre o sinal e sua saída e os sinais em suas entradas, no nosso exemplo no circuito mostrado no inicialmente temos um resistor RF que executa esse papel que é fechar a ligação entre a saída e a entrada. Sempre que há um caminho fechado entre saída e 9 entrada chamamos de circuito de malha fechada. Um AOP quando é utilizado para amplificar sinais sempre é empregada a condição de malha fechada. Podemos dizer de fato que o AOP em malha aberta tem um ganho infinito. Desta forma o comportamento do circuito se dá através de características de componentes externos.
Amplificador Somador
Amplificador somador tem a finalidade somar dois ou mais valores de entradas analógicas ou digitais em tempo real. Exemplo pode-se somar uma rampa, uma senoíde e um nível contínuo instantaneamente em tempo real. Empregado em misturadores de sinal
Circuito Padrão
Equação final
Amplificador Diferencial
Um amplificador diferencial é um tipo de amplificador eletrônico que multiplica a diferença entre duas entradas por um valor constante (o ganho diferencial). Um amplificador diferencial é o estágio de entrada da maioria dos amplificadores operacionais. Dadas duas entradas Vin+ e Vin-, um amplificador diferencial perfeitamente simétrico dá uma saída Vout:
Onde Ad é o ganho de modo diferencial.
Amplificadores práticos nunca são perfeitamente simétricos, o que significa que o amplificador produz uma tensão de saída mesmo que as duas entradas tenham o mesmo potencial (o chamado 'modo comum') O Ganho de modo comum,Ac:
A razão de rejeição de modo comum é comumente definida como a razão entre o ganho de modo diferencial e o ganho de modo comum:
Um amplificador diferencial é uma forma de circuito mais geral do que o amplificador com uma única entrada; pois ligando uma das entradas do amplificador diferencial à massa, temos como resultado um amplificador de uma saída.
Os amplificadores diferenciais são encontrados em muitos sistemas que utilizam realimentação negativa, aonde uma entrada é utilizada para o sinal de entrada, e a outra para o sinal de realimentação. Uma aplicação comum é o controle de motores ou servomecanismos, assim como para aplicações com amplificação de sinais. Em eletrônica discreta, um modo comum da implementação dos amplificadores diferenciais é a saída longa, que é muito utilizada como o elemento diferencial na maioria dos circuitos integrados de amplificadores operacionais.