Características do Amplificador Operacional

Amplificador operacional ou op amps, como são geralmente chamados, são dispositivos lineares que podem fornecer amplificação DC ideal. São fundamentalmente dispositivos de amplificação de tensão usados com componentes de realimentação externos como resistores ou capacitores. Um op amp é um dispositivo de três terminais, com um terminal chamado entrada inversora, outro não-inversor e o último é a saída. Abaixo está um diagrama de um op amp típico:

Como você pode ver no diagrama, o op amp tem três terminais para entrada e saída e dois para alimentação.
Antes de entendermos o funcionamento de um op amp, devemos aprender sobre as características do op amp. Explicaremos cada uma delas aqui:

Ganho de Tensão em Malha Aberta (A)

O ganho de tensão em malha aberta sem qualquer realimentação para um op amp ideal é infinito. Mas valores típicos de ganho de tensão em malha aberta para um op amp real variam de 20.000 a 200.000. Seja a tensão de entrada tensão Vin. Seja A o ganho de tensão em malha aberta. Então a tensão de saída é Vout = AVin. O valor de A geralmente está na faixa especificada acima, mas para um op amp ideal, é infinito.

Impedância de Entrada (Zin)

A impedância de entrada é definida como a tensão de entrada pela corrente de entrada. A impedância de entrada de um op amp ideal é infinita. Isso significa que não há corrente fluindo no circuito de entrada. No entanto, um op amp real tem certa corrente fluindo no circuito de entrada, da magnitude de poucos pico-amps a alguns mili-amps.

Impedância de Saída (Zout)

A impedância de saída é definida como a razão entre a tensão de saída e a corrente de entrada. A impedância de saída de um op amp ideal é zero, no entanto, op amps reais têm uma impedância de saída de 10-20 kΩ. Um op amp ideal se comporta como uma fonte de tensão perfeita, fornecendo corrente sem quaisquer perdas internas. A resistência interna reduz a tensão disponível para a carga.

Largura de Banda (BW)

Um op amp ideal tem largura de banda infinita, ou seja, pode amplificar qualquer sinal de DC até as mais altas frequências de CA sem perdas. Portanto, um op amp ideal é dito ter resposta de frequência infinita. Em op amps reais, a largura de banda é geralmente limitada. O limite depende do produto ganho-banda (GB). GB é definido como a frequência onde o ganho do amplificador se torna unitário.

Tensão de Deslocamento (Vio)

A tensão de deslocamento de um op amp ideal é zero, o que significa que a tensão de saída será zero se a diferença entre os terminais inversor e não-inversor for zero. Se ambos os terminais estiverem conectados ao terra, a tensão de saída será zero. Mas op amps reais têm uma tensão de deslocamento.

Razão de Rejeição de Modo Comum (CMRR)

Modo comum refere-se à situação em que a mesma tensão é aplicada aos terminais inversor e não-inversor do op amp. A rejeição de modo comum refere-se à capacidade do op amp de rejeitar o sinal de modo comum. Agora estamos em posição de entender o termo razão de rejeição de modo comum.
A razão de rejeição de modo comum refere-se à medida da capacidade do op amp de rejeitar o sinal de modo comum. Matematicamente, é definida como

Onde, AD é o ganho diferencial do op amp, ∞ para um op amp ideal.
ACM refere-se ao ganho de modo comum do op amp.
O CMRR de um op amp ideal é ∞. Isso significa que ele é capaz de rejeitar todos os sinais de modo comum. Também podemos ver na fórmula que AD é infinito para um op amp ideal e ACM é zero. Portanto, o CMRR de um op amp ideal é infinito. Portanto, ele rejeitará qualquer sinal que seja comum a ambos.
No entanto, op amps reais têm CMRR finito e não rejeitam todos os sinais de modo comum.

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