A4 Amplificadores Operacionais e Feedback

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Um amplificador operacional ideal teria ganho infinito, resistência de entrada infinita, resistência de saída zero e largura de banda infinita. Os amplificadores reais se desviam desse ideal de várias maneiras: seu produto ganho-largura de banda é um valor fixo característico de cada modelo, o que significa que exigir mais ganho deixa menos largura de banda utilizável disponível e vice-versa; eles exibem uma pequena diferença de tensão entre suas entradas, mesmo em perfeito equilíbrio; consomem uma pequena corrente em suas entradas; e não podem alterar sua saída instantaneamente, mas sim a uma velocidade máxima limitada.

A realimentação negativa — retornar uma fração da saída para a entrada, subtraindo-a — é a técnica central de todo o projeto de amplificadores operacionais: ela reduz o ganho bruto do amplificador, mas em contrapartida melhora muito a linearidade, estabiliza a largura de banda efetiva e faz com que o ganho final dependa quase exclusivamente de componentes passivos externos precisos, em vez das características mais variáveis ​​do próprio amplificador.

A estabilidade de um circuito de realimentação é avaliada usando a margem de fase: se essa margem for insuficiente, o circuito pode oscilar involuntariamente em vez de amplificar de forma limpa; uma margem ampla garante uma resposta estável sem sobreimpulso. Para garantir essa estabilidade em qualquer configuração, os amplificadores operacionais incorporam internamente uma compensação que limita deliberadamente sua resposta de frequência, aceitando esse limite em troca de nunca oscilarem inesperadamente. Modelos de precisão, com offsets de entrada extremamente pequenos, são usados ​​em instrumentação e sensores; modelos de largura de banda muito alta são reservados para aplicações de vídeo e radiofrequência.

Portanto, este módulo, que parte de um amplificador ideal que nenhum componente real pode alcançar, conclui mostrando que a realimentação negativa não tenta aproximar o amplificador real desse ideal componente por componente, mas sim alcança o mesmo resultado prático por outro meio: sacrificando o ganho bruto para que o comportamento final dependa de resistores externos precisos e não de um amplificador imperfeito.

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