No capítulo anterior, vimos um apanhado geral a respeito dos amplificadores operacionais. Neste capítulo, veremos que dependendo da topologia usada, a configuração adquire nome próprio. Vamos analisar a topologia denominada amplificador operacional na configuração inversora.

Nesta configuração, a entrada não inversora é aterrada e o sinal de entrada, representado pela fonte de tensão V_i, é ligada à entrada inversora através do resistor R_i. Entre a saída e a entrada inversora, temos o resistor de realimentação, aqui representado por R_f.

Na Figura 42-01 acima, vemos um circuito inversor típico. Vamos calcular o ganho de tensão à malha fechada deste amplificador, que é a relação entre V_o e V_i.

Como indicado no circuito,  i_i = 0,  logo    i₁ = i₂.   E a partir daí, podemos escrever:

Mas como vimos no capítulo 41, sabemos que V₁ = V₂. No caso acima, podemos escrever:

Substituindo esses valores na equação acima e trabalhando algebricamente, chegamos a equação final, ou:

Repare o sinal negativo na equação. Isso quer dizer que o sinal de entrada, além de ser amplificado, ele aparece na saída invertido, ou seja, defasado em 180 graus em relação ao sinal de entrada. Mais do que isso: o ganho de tensão do circuito só depende dos valores dos dois resistores externos, sendo totalmente independente do tipo de amplificador operacional utilizado.

Devemos ressaltar que além desse circuito ser um amplificador (|K| > 0) quando R_f > R_i, ele também pode se comportar como um atenuador (|K| < 0), bastando fazer R_f < R_i.

Ao trabalhar com o amplificador operacional na configuração inversora, alguns desafios precisam ser considerados. Um deles ocorre quando se deseja obter um circuito com alto ganho. Nessa situação, é comum recorrer a resistores de realimentação de grande valor, frequentemente na faixa dos megohms. Todavia, a adoção de resistores com valores tão elevados acarreta prejuízos significativos à relação sinal/ruído, comprometendo a qualidade e o desempenho do circuito, inclusive podendo torná-lo instável.

Uma alternativa eficaz para contornar esse problema é a utilização de uma rede T de realimentação, conforme ilustrado na Figura 42-02.

Posteriormente, no Problema 42-05 (Acesse aqui! ), foi demonstrado o procedimento para calcular o ganho do amplificador ilustrado na Figura 42-02, no qual todos os resistores da rede apresentam valores iguais. Nesse caso, o ganho calculado foi de - 8. Isso, por que ao conectar duas redes T em série, o efeito de atenuação da realimentação é multiplicado. Cada rede T contribui com sua própria fração de realimentação, e a combinação das duas reduz ainda mais a fração de sinal que retorna à entrada. Como consequência, o amplificador precisa "compensar" essa maior atenuação, resultando em um ganho mais elevado.

Se o exposto acima é verdade, então podemos concluir que aumentando o número de redes T ao circuito de realimentação, o ganho do amplificador aumentará. Neste caso, cabe uma pergunta.

Será que existe uma fórmula que permita determinar o ganho do amplificador em função do número de redes T adicionadas ao circuito de realimentação?

A resposta é SIM. Conhecendo o ganho do amplificador para uma e duas redes, podemos calcular o ganho do amplificador para qualquer número de redes utilizadas, conforme a eq. 42-02 abaixo.

A Tabela 42-01 mostra, apenas como ilustração, como o ganho aumenta em função do aumento da quantidade de redes T utilizadas na malha de realimentação. É interessante observar que a cada rede T acrescentada, há um acréscimo, em média, de 8,4 dB no ganho do amplificador. Esses cálculos foram realizados utilizando a eq. 42-02.

Para finalizar este tópico, podemos acrescentar que caso o valor de R escolhido seja muito baixo, podemos resolver esse problema acrescentando um Buffer (Acesse aqui!   →   Buffer ) na entrada do amplificador.