O Que é um Amplificador Operacional (AmpOp)?

Um Amplificador Operacional (AmpOp) é um dispositivo eletrônico de alta performance, geralmente um circuito integrado, capaz de amplificar um sinal de tensão. Caracteriza-se por ter duas entradas (uma inversora e outra não inversora) e uma única saída. Seu nome deriva da sua capacidade de realizar diversas operações matemáticas (soma, subtração, integração, diferenciação) em circuitos analógicos quando configurado com componentes externos, como resistores e capacitores.

Características Ideais de um AmpOp

• Ganho de Tensão em Malha Aberta Infinito: Na prática, é um ganho muito alto (centenas de milhares).
• Impedância de Entrada Infinita: Não drena corrente das fontes de sinal.
• Impedância de Saída Zero: Pode fornecer qualquer corrente para a carga sem queda de tensão.
• Largura de Banda Infinita: Responde a qualquer frequência.
• Tensão de Offset Zero: A tensão de saída é zero quando a entrada é zero.

Na realidade, os AmpOps reais se aproximam dessas características ideais, mas possuem limitações.

Tipos Comuns de Configurações e Seus Ganhos

1. Amplificador Inversor

Nesta configuração, o sinal de entrada é aplicado à entrada inversora (marcada com um "-"), enquanto a entrada não inversora (marcada com "+") é aterrada. O ganho de tensão é negativo, indicando uma inversão de fase do sinal de saída em relação ao de entrada.

A fórmula para o ganho (A_v) é:

A_v = -R_f / R_in

Onde R_f é o resistor de feedback e R_in é o resistor de entrada.

2. Amplificador Não Inversor

Aqui, o sinal de entrada é aplicado à entrada não inversora. O resistor de feedback é conectado da saída para a entrada inversora, e um outro resistor da entrada inversora para o terra. O ganho de tensão é positivo, ou seja, não há inversão de fase.

A fórmula para o ganho (A_v) é:

A_v = 1 + (R_f / R_in)

Onde R_f é o resistor de feedback e R_in é o resistor conectado da entrada inversora ao terra.

3. Amplificador Diferencial

O amplificador diferencial é projetado para amplificar a diferença entre dois sinais de entrada. Ele possui um sinal de entrada em cada uma das entradas do AmpOp.

Para uma configuração balanceada (onde os resistores são casados, ou seja, R1=R3 e R2=R4), a fórmula para o ganho (A_v) é simplificada para:

A_v = R_f / R_in

Onde R_f (ou R2/R4) é o resistor de feedback e R_in (ou R1/R3) é o resistor de entrada. Esta calculadora utiliza esta configuração balanceada simplificada.

Atenção!

Esta calculadora assume um AmpOp ideal. Em circuitos reais, fatores como a fonte de alimentação, limites de corrente, offset de entrada e frequência de operação podem afetar o desempenho e o ganho. Sempre considere as folhas de dados (datasheets) do componente para aplicações críticas.