Projetando um Amplificador Diferencial Prático com Ganho Controlado

Circuitos Op-Amp Diferenciais

Um op-amp sem realimentação já é um amplificador diferencial, amplificando a diferença de tensão entre as duas entradas. No entanto, seu ganho não pode ser controlado e é geralmente alto demais para qualquer uso prático. Até agora, nossa aplicação de realimentação negativa a op-amps resultou na perda prática de uma das entradas, resultando em um amplificador só bom para amplificar um único sinal de tensão de entrada. Com um pouco de engenhosidade, porém, podemos construir um circuito op-amp mantendo ambas as entradas de tensão, mas com ganho controlado definido por resistores externos.

Se todos os valores dos resistores forem iguais, este amplificador terá um ganho de tensão diferencial de 1. A análise deste circuito é essencialmente a mesma de um amplificador inversor, exceto que a entrada não-inversora (+) do op-amp está em uma tensão igual a uma fração de V₂, em vez de ser conectada diretamente ao terra. Como seria de se esperar, V₂ funciona como a entrada não-inversora e V₁ funciona como a entrada inversora do circuito amplificador final. Portanto:

Se quiséssemos fornecer um ganho diferencial diferente de 1, teríamos que ajustar as resistências em ambos divisores de tensão superior e inferior, necessitando múltiplas mudanças de resistores e balanceamento entre os dois divisores para operação simétrica. Isso nem sempre é prático, por razões óbvias.

Buffer o Sinal de Tensão de Entrada

Outra limitação deste projeto de amplificador é o fato de que suas impedâncias de entrada são relativamente baixas comparadas a outras configurações de op-amp, notavelmente o amplificador não-inversor (entrada single-ended). Cada fonte de tensão de entrada tem que conduzir corrente através de uma resistência, o que constitui impedância muito menor que a entrada nua de um op-amp sozinho. A solução para este problema, felizmente, é bastante simples. Tudo o que precisamos fazer é "buffer" cada sinal de tensão de entrada através de um seguidor de tensão como este:

Agora as linhas de entrada V₁ e V₂ são conectadas diretamente às entradas de dois op-amps seguidores de tensão, dando impedância muito alta. Os dois op-amps à esquerda agora lidam com a condução de corrente através dos resistores em vez de deixar as fontes de tensão de entrada (sejam elas quais forem) fazê-lo. A complexidade aumentada ao nosso circuito é mínima para um benefício substancial.

PLANILHAS RELACIONADAS:

• Planilha de Circuitos OpAmp Somador e Subtrator

• Planilha Básica de Amplificadores Operacionais