Olá, tudo bem? Hoje iremos compreender o que é um amplificador operacional e listar algumas de suas funções para a eletrônica.
Problema na Eletrônica
A princípio vamos imaginar a seguinte situação, você recebeu um sinal de longa distância que, por uma limitação de recursos, possui uma potência de 10 nW (10^-9W). Você é esperto e sabe que precisa decodificar esse sinal em números mais fáceis de serem trabalhados. Nesse momento, você precisa de um amplificador que irá gerar ganho no sinal recebido, ou seja, ele recebe uma baixa tensão e multiplica a mesma.
Contudo (e para sua sorte), no engatinhar da computação, engenheiros desenvolveram um componente nomeado de Amplificador Operacional. Ele realiza um trabalho muito parecido com o da problemática acima, a diferença é que ele atua com operações matemáticas simples para auxiliar engenheiros do século passado.
Como funciona um Amplificador Operacional?
Representação do Amplificador Operacional.
A imagem acima é a representação de um amplificador operacional. Ele fornece duas entradas e uma saída, além da alimentação padrão que influenciará no módulo da tensão de saída.
As entradas consistem em Inversora e Não-Inversora, e são interpretadas como sinais de + e – que realizam suas respectivas operações. A entrada que possuir a maior tensão, em módulo, irá definir a saída.
Então aqui temos um exemplo de um Amplificador Operacional fictício que irá aumentar o sinal de entrada em 10 vezes.
Vi – Vn = S*10
Vi = +7V
Vn = +5V
5V – 7V = -2V * 10 = -20V
Assim, obtivemos a saída final de -20V partindo dos cálculos, mas há um limite que o amplificador deve respeitar. Esse valor é igual ao módulo da alimentação do mesmo, ou seja, ele não iria gerar uma saída de 100V caso sua alimentação fosse apenas 9V. Logo, para o caso em questão, o resultado final de S seria de -9V. Essa limitação imposta ao componente não chega a ser um problema. Isso acontece uma vez que os sinais de entrada costumam ser muito ínfimos e o multiplicador do ganho é milhares de vezes maior que o do exemplo acima.
Uma vez que a tensão de maior módulo define o sinal da saída, é possível utilizar o amplificador operacional como um comparador de tensão. Nesse modo, basta que os dois sinais comparados tenham tensões positivas, se o aplicado na entrada inversora for maior, o resultado final será uma tensão negativa (indicando que o valor dessa porta era maior). Assim, se a entrada não inversora possuir um valor maior, a saída será positiva.
Conhecendo o Circuito Integrado LM324N
Circuito Integrado LM324N.
Contudo, a representação triangular do amplificador não se encontra no mercado. Sendo assim, o que existe são agrupamentos de vários amplificadores dentro de um Circuito Integrado (CI), como é o caso do amplificador operacional LM324N, disponível na Autocore.
Disposição interna do CI LM324N.
Como é possível observar, o CI LM324N é um agrupamento com 4 amplificadores. Diferente do esquemático triangular, ele possui uma alimentação comum entre todos os componentes. O Circuito Integrado atende uma série de aplicações diferentes, ele é capaz de realizar operações matemáticas básicas (somar, subtrair, multiplicar) com tensões. Uma vez que o circuito amplifica o sinal, é possível utilizá-lo como um buffer ou ainda associar mais de um amplificador, com a possibilidade de somar os ganhos.
E então, agora que você já sabe como funciona um LM324N, vem conferir aqui no Blog uma das aplicações possíveis para esse CI.