Amplificador inversor: aplicação como amplificador de transresistência

Como vimos nas discussões anteriores, o ganho de malha aberta de um amplificador operacional (Op-amp) pode ser extremamente alto, cerca de 1,000,000 ou mais. Este ganho muito alto torna o amplificador operacional muito instável e um sinal de entrada muito pequeno, mesmo se eles estiverem em μV, é suficiente para fazer com que a tensão de saída aumente para extensões incontroláveis ​​onde eles saturam, e nós perdemos completamente o controle sobre a saída. Portanto, vamos estudar sobre realimentação e amplificador inversor como uma solução para os problemas relacionados acima.

Saturação

Antes de aprender sobre o amplificador inversor, precisamos saber sobre feedback e o que significa saturação. A tensão de saída de um amplificador operacional é limitada a um valor mínimo e máximo, que é quase igual à tensão de alimentação fornecida.

A conexão da saída para a entrada por meio de fiação externa é conhecida como conexão de feedback. Geralmente, existem dois tipos de feedback: feedback positivo e feedback negativo.

Feedback negativo e configuração do amplificador operacional inverso

Se o feedback for conectado ao terminal de entrada do amplificador inversor (negativo) do op-amp, usando um resistor adequado chamado resistor de feedback, o feedback é conhecido como feedback negativo. E, se a conexão de feedback for feita entre a saída e o terminal não inversor (positivo) do amplificador operacional por meio de um resistor de feedback adequado, isso é conhecido como feedback positivo. Na maioria das aplicações do amplificador operacional, o feedback negativo é o mais amplamente utilizado.

O feedback negativo resulta em um valor diferente de tensão na entrada inversora (-ve), resultando em um novo sinal em vez do sinal de entrada real, pois a tensão do terminal inversor será a soma das tensões e da tensão de feedback negativo proveniente do terminal de saída. Portanto, para separar o sinal de entrada real do sinal de entrada do terminal inversor, um resistor de entrada, R₁ está sendo usado.

Se contemplarmos um circuito equivalente ideal, o ganho de tensão de malha fechada é

Especificamente, se a tensão de saída for V_O, naquele momento

O ganho A será infinito; a voltagem V₁ idilicamente acabou sendo igual a V₂. Isso é considerado uma condição de curto-circuito virtual. Um virtualmente curto-circuito mostra que se a tensão está em um e apenas dos terminais de entrada, atuará automaticamente no outro terminal de entrada devido ao ganho infinito ou praticamente muito alto. O terminal não inversor 2 é aterrado, portanto, V₂= 0 e V₁ = 0. Portanto, o terminal 1 está sendo virtualmente aterrado, o que significa que ele realmente representa zero volt, mesmo sem estar aterrado.

Configuração e funcionamento do amplificador inversor

Atual eu₁ através de R₁ pode ser dado como:

Esta corrente i1 não pode entrar no amplificador operacional, pois um amplificador inversor ideal tem resistência de entrada infinita e, portanto, desenha zero atual. Portanto, eu! passará pelo resistor R2 e irá em direção ao terminal no. 3.

Aplicando a lei de ohm, podemos determinar V_o como:

V_o = V₁ - Eu₁R₂

     = 0 -

Portanto, o ganho de tensão de malha fechada é:

Como observamos que o –ve está acompanhando o termo de ganho de malha fechada, portanto, essa configuração do op-amp é reconhecida como a configuração inversora.

Devido ao conceito de aterramento virtual, a resistência de entrada é definida como R_i = V_i/i₁ = R₁

A equação para a tensão de saída (V_o) implica que o circuito funciona de forma linear para um ganho de amplificador constante A_v como V_o = V_i xA_v. Esta propriedade é muito útil para converter um sinal de pequena magnitude em um sinal de tensão muito maior. E como não há capacitores no circuito do amplificador operacional inversor, portanto, as tensões de entrada e saída, bem como as correntes nos resistores, podem ser sinais CC e, portanto, o amplificador operacional também poderá amplificar sinais CC.

Aplicação de amplificador inversor

O que é amplificador de transresistência?

Amplificador de transresistência ou conversor de corrente para tensão

Uma aplicação muito útil de um amplificador operacional inversor é a de um amplificador de impedância trans ou conversor de corrente para tensão. Uma resistência trans ou um amplificador operacional de impedância trans é empregada como um circuito conversor de corrente para tensão. Eles são amplamente utilizados no projeto de circuitos, pois é bom converter uma corrente muito pequena gerada por um circuito ou sensor em uma tensão de saída proporcional suficientemente alta.

Considere o circuito na figura. A resistência de entrada R_i no nó virtual é R_i = V₁/i₁ = 0 conforme estudado antes.

O atual eu₁ é essencialmente igual a eu_s e entao,

i₂ = eu₁ = Eu_s

E, V_o = -i₂R_f = -I_sR_f

A tensão o / p é diretamente proporcional à corrente do sinal e a resistência de feedback R_f é equivalente à razão entre a tensão de saída e a corrente no terminal de entrada.

Estaremos aprendendo sobre o amplificador não inversor na próxima seção.

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