Olá pessoal sejam bem-vindos a mais um vídeo do canal eletrolab o assunto de hoje vai ser amplificadores operacionais nós vamos falar sobre o que é o amplificador operacional os principais tipos teoria modelo matemático e alguns circuitos também mais utilizados Ok bom o amplificador operacional nada mais é de que um circuito integrado Ok tipicamente ele po pode vir em diversos tipos de invólucro como esse muito conhecido né o DIP de oito pinos ele pode vir também esse aqui normalmente tem um ou dois amplificadores operacionais internamente Então ele pode ser simples ele pode ser Dual ele pode
ser também Quad né ou seja quatro amplificadores operacionais dentro de um único invólucro para você fazer um circuito com com vários amplificadores operacionais e ele tem diversas aplicações em eletrônica é um dispositivo realmente incrível bem diferenciado Ok e Bom primeiramente Por que que o o nome do amplificador é amplificador operacional né basicamente surgiu na ocasião do seu desenvolvimento já que o amplificador operacional ele conseguia fazer operações matemáticas isso mesmo ele poderia fazer por exemplo somas subtrações ele poderia fazer integração ele poderia fazer derivação ele poderia fazer também logaritmo exponenciação E por aí vai multiplicação diversas
operações matemáticas eh com sinais analógicos ok e por conta disso inclusive os primeiros computadores analógicos eles usavam eh o tipo de amplificador operacional para poder justamente fazer as operações com aqueles valores analógicos e e realizar efetivamente as operações bom o símbolo dele é esse triângulo aqui né basicamente esse aqui é o símbolo do amplificador operacional sendo que ele tem uma entrada que a gente coloca o símbolo de mais que é chamada entrada não inversora uma outra entrada chamada entrada inversora outros dois pinos para alimentação uma chamado mais vcc por exemplo e a outra chamada menos
vcc e a saída output então basicamente são cinco pinos né o amplificador operacional nós vamos ver como é que ele funciona e as principais regras paraa utilização dele ok Bom vamos lá um circuito clássico aqui do amplificador operacional é quando ele é utilizado como comparador e na verdade ele pode ser usado como comparador embora existam dispositivos mais elaborados mais apropriados para o seu uso como comparador Ok mas vamos começar assim nesse circuito onde eu não tenho nenhum tipo de realimentação Ou seja eu não tenho nenhum feedback nenhum retorno da saída para entrada ele tá numa
configuração que a gente chama de malha aberta ou em inglês Open Loop Ok nessa configuração Open loop você tem ah a seguinte situação onde ele pode ser usado como comparador vamos chamar essa entrada aqui de v mais essa daqui de v menos e essa daqui de v al se você tiver uma situação em que v+ é maior que V Men aí você vai ter na saída um v out igual a mais vcc esqueci de colocar aqui que aqui nós temos o mais vcc e aqui o menos vcc uma outra informação importante é que ele pode
ser alimentado aqui normalmente alguns modelos com uma fonte simétrica onde mais vcc é efetivamente um valor positivo e o menos vcc é o simétrico dele por exemplo + 15 v e - 15 V existem alguns modelos ah de amplificadores operacionais em que você você alimenta aqui com a tensão positiva e aqui a terra direto ao Ground Ok não necessita de uma fonte simétrica Eh vamos trabalhar nesse caso aqui com a fonte simétrica então na primeira opção V Positivo na entrada não inversora é maior que da entrada inversora a saída é igual ao valor de mais
vcc e se tiver a situação oposta em que V da entrada inversora é maior que V da entrada não inversora aí você vai ter um vout igual a men vcc Ou seja você está comparando as duas entradas e tendo uma saída digamos se fosse lógica digital uma saída alta né no nível maior de mais vcc no caso DC ser maior que esse né O v+ é maior que o v Men se for inverso se o v Men passa a ser maior que o v+ você inverte em vez de ter o mais vcc na saída você
vai ter o menos vcc na saída ou zero se ele tiver sendo alimentado por uma fonte não simétrica se for o tipo de amplificador operacional que permita isso ok Bom agora vamos a algumas considerações do ponto de vista elétrico aqui do do amplificador operacional algumas considerações importantes V ele normalmente responde a seguinte equação ele é o v+ menos o v Men ou seja a diferença entre as duas entradas vezes o a Esse a é o ganho Que Nós já vamos calcular o a é o ganho do amplificador operacional Ou seja a diferença das entradas vezes
o ganho vai dar a saída do amplificador operacional Existem algumas regras importantes que são eh estabelecidas para o modelo ideal do amplificador operacional mas que podem ser de grande valor para uma análise do circuito que utilize um Amp ok a gente também chama o amplificador operacional de ampop né amplificador operacional para abreviar e as regras básicas são as seguintes primeiro a impedância de entrada de um amplificador operacional é extremamente alta Z é muito alta Z né pança de entrada muito alta a impedância de saída Z é extremamente baixo Ok para fins de análise de um
circuito ideal zim é considerada infinita e z é considerada zero infinito homem aqui e zer homens aqui ok bom outro aspecto devido ao seu circuito a sua característica de circuito interno o amplificador operacional ele vai sempre tentar fazer com que a entrada inversora tenha o mesmo valor da entrada não inversora Ok então isso é um outro Ponto V Plus né v+ ele vai tender a ser igual a v Men o circuito funcionando OK Esses são alguns aspectos importantes eh sobre o ampliador operacional bom pessoal eu montei aqui um circuito básico que é considerado o amplific
inv isso porque eu tenho a minha entrada Vou chamar aqui de [Música] v ligada na entrada inversora do amplificador operacional vamos fazer alguns cálculos aqui para vocês entenderem bem o funcionamento desse tipo de amplificador Ok Primeiro vamos lembrar aqui o conceito do ganho o ganho do amplificador ele é uma relação entre a saída e a entrada Portanto o a que eu vou chamar de ganho é igual a v0 div por vi Ok Isso dá o ganho uma forma de calcular o ganho do amplificador operacional é a tensão de saída dele vai ser o valor do
ganho que eu tenho vezes a diferença entre as duas entradas a diferença entre a entrada inversora e não inversora Isso significa que eu vou chamar a entrada não inversora de v+ Então vai ser v+ menos V menos quem é V mais é a tensão que está aqui na entrada não inversora quem é V menos a que está na entrada inversora OK assim eu calculo também o ganho ou o valor da saída aqui do amplificador operacional veja o que que a gente pode deduzir aqui Considerando o amplificador operacional ideal nesses amplificadores a impedância de entrada é
altíssima e o ganho tende a ser um valor muito alto então reescrever isso aqui em função de da diferença entre as entre as tensões de entrada e saída eu vou colocar v0 sobre a joguei o a pro lado de cá é igual a v+ - v como a é um valor muito alto Vamos considerar que ele tende ao infinito qualquer número dividido por um número muito grande dá zero então se a tendência do infinito do denominador aqui faz com que esse valor tenda para zero então eu posso reescrever aqui no caso do amplificador ideal que
v+ - V Men é igual a 0 e eu jogando o v Men para lá fico o v+ iG a v Men e essa aqui é uma das condições de operação do amplificador operacional em que ele tenta manter a entrada inversora com o mesmo valor de tensão da entrada não inversora Ok bom com base nessa informação a gente pode também escrever o seguinte Vamos considerar que aqui Pass uma corrente chamada I i1 Ok e a corrente que passa sobre o resistor pelo resistor R1 eu sei também que a tensão aqui nesse ponto que está ligado
ao terra é zero e que o amplificador operacional ele replica a tensão de uma entrada na outra essa aqui é zero imutável então ele vai replicar zero para esta ponto aqui também esse ponto ele vai ter zero igual terra mas ele não é o Terra inclusive se você aterrar aquele ponto o amplificador operacional deixa de funcionar já que microcorrentes circulam por ali e esse Equilíbrio De tensões que existe que o que é proposto pelo próprio amplificador operacional ocorre justamente nesse ponto e aqui esse ponto é conhecido como Terra virtual em inglês virtual Ground Ok eh
ele é chamado por que virtual né porque ele não é o Terra Definitivamente não é mas ele é um ponto onde você pode realizar as medidas a partir dele como referência considerando que aqui não não circula corrente para cá tem impedância muito alta não circula corrente eu só tenho essa corrente i1 que vai se deslocar através do R2 então a corrente que passa por R2 é igual à corrente que passa pelo r1 com isso a gente tem condições de calcular o valor de vr2 o valor que de queda de tensão em cima de R2 que
por acaso é o a queda de tensão provocada aqui por esse ponto da saída então o v de R2 ele vai ser pela lei de OM a corrente vezes a resistência né a corrente vai ser i1 e a resistência R2 mas eu não tenho i1 ainda eu preciso calcular i1 o i1 como eu não tenho nenhuma influência da entrada aqui inversora ele basicamente vai ser vamos lá V que é o ve de entrada vai ser igual ao i1 ve R1 lei de homem novamente para calcular i1 eu vou ter V que é tensão de entrada
dividido por R1 e aí eu tenho a minha corrente de entrada que é a mesma corrente que passa por R2 então eu posso substituir esse i1 aqui na expressão do vr2 trocar aqui pelo i1 E aí eu fico assim vr2 vai ser igual ao v1 sobre R1 ve R2 Ok um outro aspecto é o aspecto da polaridade aqui que pra gente poder avançar um pouco mais com essa equação eu vou ter aqui a polaridade mais e menos em relação à circulação da corrente v0 vai tentar contrapor essa tensão para poder zerar aqui esse ponto ou
seja replicar a entrada inversora assim como o valor que está na não inversora com isso v0 na verdade ela tem uma polaridade invertida em relação à tensão de R2 então eu posso reescrever ou Posso acrescentar que isso aqui vai ser igual vr2 é igual a v0 Mas vai ser - v0 justamente pela inversão aqui da polaridade Pronto agora aqui eu consigo passar para cá de uma maneira bem prático e vai ficar assim - v0 é igual a V1 sobre R1 vees R2 e eu vou colocar esse v1 embaixo do v0 para ficar próximo à fórmula
do ganho então vou ter - v0 sobre v1 é igual a R2 sobre R1 Pass o sinal para lá né multiplicando por men-1 eu vou ter que v0 sobre v1 eu vou chamar já de ganho ganho é igual a men R2 so R1 pronto Fica calculado aqui o ganho do amplificador operacional na modalidade de inversor por isso ele tem esse sinal negativo aqui o ganho é negativo e ele é somente em função de R2 e R1 Então dependendo dos valores de R2 e R1 essa razão quanto maior R2 maior o ganho né porque que eu
tô aqui no numerador e quanto maior R1 menor o ganho Então esse equilíbrio aqui de resistores eu posso calcular o ganho desse amplificador que vai inverter o sinal se eu tiver uma senoide na entrada né a minha saída vai ser uma cossenoide né vai ser uma cossenoide porque ela inverte o sinal inverte o sinal A C também da mesma forma que fosse Desc Ok bom pessoal agora eu desenhei o modelo conhecido como amplificador não inversor a minha entrada está direta na entrada não inversora do amplificador operacional eu mantive os resistores R1 R2 desta vez fazendo
feedback para a entrada inversora Ok eu chamei essa corrente que passa por R1 de i1 a v e a de saída Ok eu posso escrever pelo conhecimento que nós já temos Dead operacional que a tensão na entrada inversora É iG na entrada não inversora que é igual neste caso a VM porque VM está aqui na entrada não inversora Então vamos utilizar isso daqui para fazer alguns cálculos primeiro i1 que é a corrente que passa por R1 vai ser a diferença de potencial Ou seja a tensão de queda em cima de R1 vai ser a diferença
desse ponto para o Terra Então esse ponto aqui é V menos que também é a mesma coisa que V então eu posso botar aqui V [Música] Ok menos o o zero que dá a diferença aqui de tensão Ok sobre r1 com isso eu posso escrever que a corrente 1 é igual a v sobre R1 né porque que eu diminuir de zero Então já temos a primeira equação aqui que é a equação da corrente que passa por R1 que por acaso é a mesma que passa em R2 já que para a entrada não inversora não entra
nada então a corrente circula desvia e passa por R2 levando isso em conta eu posso calcular a tensão de queda em R2 seria eu vou chamar de V de R2 V de R2 ele vai ser pela lei de homem próprio R2 vezes a corrente a corrente é a mesma de 1 então é vezes v1 sobre R1 como está aqui né OK então vr2 que é a tensão em cima de R2 é R2 x v1 sobre R1 Ok eu posso escrever também em função da saída a tensão em cima de R2 que vai ser vo Men
V então vo concorda que vo - V é a tensão que está em R2 vo - V é igual a vr2 igual a vr2 que é igual ao que a gente já calculou aqui R2 x v sobre R1 simplificando a gente fica vo - V é igual a R2 x v1 sobre R1 bom uma maneira eu eu preciso calcular o ganho desse amplificador então o ganho a gente lembra que o ganho é a entrada sobre a saída eu vou ter que rearrumar essa equação de modo que esse V fique embaixo de vo então vou passar
primeiro esse VM para lá aí vai ficar vo = R2 x VM sobre R1 aqui tá negativo passa para lá Positivo né então mais V Ok eu tenho V no primeiro membro no segundo eu vou botar o vi em evidência então vai ficar vo ig a v que multiplica R2 so R1 mais 1 a mais 1 porque eu bot ter o v em evidência né v1 vezes isso aqui vai dar isso e vezes 1 vai dar o próprio v1 simplificando a gente passa o v1 para lá para poder ficar a fórmula do ganho vai ficar
vo sobre v1 é igual a R2 so R1 + 1 e isso aqui é igual a a que é o ganho do amplificador na modalidade não inversor significa Se eu colocar uma senoide vai sair uma senoide do outro lado multiplicada a sua amplitude multiplicada pelo ganho ou seja pelo a pela relação de R2 so R1 + 1 veja que a diferença entre o ganho do amplificador inversor e não inversor é apenas esse um aqui no inversor você tem R2 sobre R1 mais simples e no não inversor R2 sobre R1 + 1 e você calcula o
ganho Ok bom pessoal para o vídeo não ficar muito longo nós vamos parar por aqui Considerando esta a parte um do vídeo sobre amplificadores operacionais na parte dois nós vamos falar um pouco do circuito integrador do amplificador operacional e alguns aspectos físicos também do do circuito integrado ok pessoal se gostaram do vídeo clique no like inscreva-se no canal e até o próximo vídeo obrigado um grande abraço
