Amp-OP I - conceitos basicos - Clube da Eletrônica

1 Clube da eletr nica amplificadores operacionais I O Amplificador operacional e suas principais configura es Autor: Clodoaldo Silva Revis o: 02 Out2012. 1 O Amplificador Operacional e suas principais configura es Introdu o. O amplificador operacional ou simplesmente Amp-OP , foi introduzido na d cada de 40, inicialmente com objetivo de realizar opera es matem ticas, necess rias computa o anal gica. Em aproximadamente cinco d cadas, o Amp-OP sofreu in meras melhorias, ganhando assim, posi o de destaque entre os componentes eletr nicos.

2 Este grande sucesso deve-se grande variedade de circuitos, executando as mais variadas fun es, com um nico circuito integrado e poucos componentes externos. Hoje, o mercado disponibiliza milhares de amplificadores operacionais de baixo custo, altamente confi veis e o mais importante, praticamente pronto para o uso. Um pouco da hist ria. K2-W Lan ado em 1952 pela George A. Philbrick Researches, com objetivo de realizar opera es matem ticas, teis computa o anal gica. O K2-W foi o pioneiro no que diz respeito a amplificadores operacionais, por m possu a muitos inconvenientes.

3 Era valvulado, o que acarretava em grandes dimens es; Dissipava muita pot ncia; Possu a altas tens es de trabalho; Custo dif cil de ser reduzido. A inven o ou co-invens o do primeiro Amp-OP , foi creditada a George A. Philbrick e outros integrantes, incluindo C. A. Lovell e Loebe Julie. O transistor, a nova era da eletr nica Em meados de 1947, Walter Brattain e John Bardeen criaram o transistor de contato, mais tarde aperfei oado por William B. Shockley, que o apresentou em 1951. Por m, o transistor ainda era um componente caro comparado as v lvulas que dominavam o mercado.

4 Shockley, Brattain e Bardeen receberem o premio Nobel de F sica em 1956, pela cria o do trans stor. O circuito integrado, a revolu o tecnol gica Em 1959, Jack Kilby, desenvolveu e patenteou um circuito eletr nico miniaturizado, que mais tarde seria chamado de circuito integrado. Neste momento nascia uma ind stria bilion ria, que mudaria o comportamento e estilo de vida das pessoas. Em 2000 ele ganhar o pr mio Nobel de f sica pela sua inven o. Clube da eletr nica amplificadores operacionais I O Amplificador operacional e suas principais configura es Autor: Clodoaldo Silva Revis o: 02 Out2012.

5 2 O A702 Em 1963, utilizando o transistor de Shockley e t cnica de integra o de Kilby, o engenheiro Robert Widlar, da Fairchild semicondutores, desenvolve o primeiro amplificador operacional, o A702. Este Amp-OP n o obteve grande aceita o por varias raz es. Operava com alimenta o dupla, por m assim trica (+12V e 6V); Baixo ganho de tens o (3600 ou 71dB); Baixa imped ncia de entrada (40k ), Dissipava muita pot ncia e possu a altas tens es de trabalho; Pouca rejei o em modo comum; N o possu a prote o contra curto; Custo dif cil de ser reduzido.

6 O A709 Tr s anos mais tarde, 1965, a Fairchild Semiconmdutores, lan a o amplificador operacional A709, este ao contr rio de seu antecessor, faria grande sucesso. reconhecido como o primeiro amplificador operacional de qualidade, mas longe do que os pesquisadores idealizavam. A assimetria das fontes, j havia sido resolvida, agora operava com fonte sim trica de 15V; A baixa imped ncia fora melhorada, agora 400k contra os 40k de seu antecessor; O ganho ultrapassava 45000 ou 93dB; O custo j baixar bastante; Continuava sem prote o de curto.

7 Embora a ind stria de circuitos integrados tenha evolu do bastante, ainda n o era poss vel o encapsulamento de capacitores, necess rios a compensa o de frequ ncia e fase, assim havia necessidade de compensa o externa. O A741 Em 1968, Fairchild lan a o amplificador operacional A741, surge um padr o industrial para amplificador operacional, j compensado internamente, este alcan aria grande sucesso e usado at os dias atuais. Novas tecnologias, uma nova gera o de Amp-OP .

8 Com o passar dos anos surgem novas tecnologias, e estas trazem consigo amplificadores operacionais modernos, de alto desempenho, muito destes, compat veis com o A741. BIFET constru do com tecnologia BIPOLAR (transistores bipolares) e JFET (transistores de efeito de campo), nesta gera o destacam o LF356; BIMOS utilizam a tecnologia BIPOLAR e MOSFET (Metal- xido Semicondutor), destacamos o CA3130; O amplificador operacional esteve presente em todas as gera es tecnologias do passado, esta no presente e sem d vida alguma estar no futuro.

9 Clube da eletr nica amplificadores operacionais I O Amplificador operacional e suas principais configura es Autor: Clodoaldo Silva Revis o: 02 Out2012. 3 Sistema digital x anal gico Estamos, sem d vida, na era digital. Muitos sistemas, antes anal gicos, agora s o digitais, isto ineg vel. Por m, as grandezas f sicas s o anal gicas. Assim, estas grandezas devem ser convertidas em sinais el tricos, atrav s de transdutores, serem amplificadas e ent o digitalizadas, por conversores A/D, ou seja, os amplificadores est o sempre presentes e s o considerados como interface, entre o mundo anal gico e os sistemas digitais.

10 A arquitetura interna do Amp-OP . Um amplificador operacional possui internamente v rios componentes, como transistores, diodos, resistores e capacitores, formando um circuito bastante complexo. Abaixo, representado pela figura 01, temos um esquema simplificado do amplificador operacional 741, que nos ajudar a entender alguns par metros que requerem um pouco de aten o. Figura Diagrama esquem tico simplificado Para facilitar a compreens o o circuito representado pela figura 01, foi dividido em tr s partes, s o elas: Entrada diferencial O Amp-OP possui internamente um est gio diferencial, constitu do pelos transistores Q1 e Q2, de acoplamento direto com e entrada e com sa da simples.