Introdução ao Amplificador Operacional: História, Características e Funcionamento, Resumos de Eletrônica

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Eletrônica 2

Material de Apoio 02:

Amplificadores Operacionais – Introdução/Conceitos Gerais

Amplificador Operacional - Introdução

• 1941 - 1º Amplificador operacional usando válvulas termiônicas - Bell Labs;
• Entre 1963 e 1968 – 1º amplificador operacional monolítico - Farchild (μA702 - μA709 - μA741)
• 1972 – Primeiro Amplificador Operacional com alimentação simples – Domínio do 741.
• Anos 80: MOSFET, BI-FET

Amp: K2W AmpOp: μA741C AmpOp: μA741CN

• Principais funções quando operando na região Linear (Ativa): Integração, diferenciação, soma, multiplicação/amplificação, filtros, dentre outras
• Principais funções na região de Saturação: comparador, gerador de onda quadrada, dente de serra, osciladores, etc.

Amplificador Operacional - Introdução

Amplificador Operacional – Introdução

 Símbolo Esquemático, Pinagem e Encapsulamento.

Offset null Inverting input Non-inverting input V-

V+

Non connected

Output Offset null

741 OPAMP

“A maioria dos amplificadores operacionais (AmpOp; OpAmp; AO) disponíveis possuem uma pinagem e alimentação padronizada o que possibilita fácil substituição”.

 Encapsulamentos

Comumente os encapsulamentos são metálicos ou de plástico Metálico  Maior dissipação de calor Plástico ou cerâmico  DIP (Dual in-line package) de 14 e 8 pinos SOP (Small Outline Package)

Amplificador Operacional - Introdução

AmpOp TL071 – SMD (Surface Mounted Device) SOIC8 (Small Outline integrate circuit)

AmpOp TL071 – DIP AmOp 741 - TO 05^ AmpOp TL074 – DIP

Amplificador Operacional - Introdução

 Os amp Ops geralmente são identificados por um código alfanumérico – PIN (Part

Identification Number): Identifica o fabricante o circuito e o modelo

Fabricante Códigos National LM 741 Fairchild uA 741 Motorola MC 741 Siemens TBA 741 Texas SN 741

μA 741 IP (^) Encapsulamento: D,P (Pástico) J,N (Cerâmico) M (Metálico)

Gama de Temperatura: C (Comercial 0º a 70º) I (Industrial -40º a 85º) M (Militar -55º a 125º)

Nome/Função do dispositivo: 741 Amplificador de uso geral 311 comparador

Fabricante

Amplificador Operacional - Introdução

Esquema Básico do AmpOp

Amplificador Operacional - Introdução

O circuito interno sofre variações de acordo com cada fabricante, porém todos amplificadores

operacionais possuem basicamente a mesma estrutura interna. São 3 estágios:

Estágio de entrada: amplificação diferencial com baixo ruído, alta impedância de entrada, e

geralmente com uma saída diferencial

Estágio Intermediário: outro estágio amplificador de alto ganho de tensão. Geralmente com

saída única.

Estágio de saída: Amplificador de saída com capacidade de fornecer alta corrente, baixa

impedância de saída, limite de corrente e proteção contra curto-circuito

1. Fontes de Corrente: A corrente primaria, da qual as outras correntes estáticas são geradas, é determinada pela alimentação do circuito integrado e pelo resistor de 39 kΩ atuando (em conjunto com as duas junções de diodo dos transistores) como uma fonte de corrente. A corrente gerada é de aproximadamente (VS+^ − VS−^ − 2V (^) be) / 39 kΩ.
2. Amplificador Diferencial: Q1 e Q2 são seguidores de emissor e junto com o par base comum composto por Q3 e Q4, formam o estágio de entrada diferencial. Além disso, auxiliam no ganho de tensão para alimentar o amplificador classe A e ajudam a aumentar a taxa de Vbe reverso nos transistores de entrada.

3.Estágio de Ganho Classe A: consiste de dois transistores NPN em uma configuração Darlington e utilizam a saída de fonte de corrente como a sua carga de coletor para obter um alto ganho.

4. “ Fonte de tensão controlada: Q16 provê uma queda de tensão constante entre seu coletor e emissor independente da corrente que passe pelo circuito, evitando distorções.
5. Amplificador Seguidor de Emissor -Classe AB: amplificador Classe AB push-pull com a entrada definida pela fonte de tensão V (^) BE de Q16 e seus resistores de base.

Esquema básico do AmpOp

Amplificador Operacional - Integração

Integração de circuitos: Redução do tamanho

Formas de Conexão do AmpOp

b) Entrada com Terminação Dupla (Diferencial): Sinal de entrada aplicado a ambas as entradas.

Formas de Conexão do AmpOp

c) Saída com terminação dupla e entrada com terminação única

d) Saída com terminação dupla

A diferença de saída é duas vezes maior que Vo1 ou Vo2, pois são de polaridades opostas.

Modos de Operação

• Sem Realimentação: Operação em malha aberta. Utiliza o ganho do operacional estipulado pelo fabricante, ou seja, não se tem o controle do mesmo. Este modo de operação é amplamente utilizado em circuitos comparadores.
• Realimentação positiva: operação em malha fechada. O ganho do operacional é obtido pelo projetista. Apresenta como desvantagem uma instabilidade ao circuito. Aplicado em circuitos osciladores. Neste modo de operação o AmpOP não trabalha como amplificador de sinais, pois sua resposta não é linear.

Modos de Operação

• Realimentação Negativa: Este modo de operação é o mais utilizado em circuitos com AmpOP, utilizados nas operações como: Amplificador Inversor; Não Inversor; Somador; Amplificador Diferencial; Diferenciador; Integrador; Filtros Ativos, etc.