Os amplificadores operacionais já existiam bem antes do 741. Versões com válvulas e com transistores eram usadas para fazer cálculos em computadores analógicos.
História dos operacionais
Os antigos computadores analógicos usavam tensões análogas aos valores com o qual tinham de realizar uma operação e aplicavam essas tensões num circuito que que realizava a operação desejada.
No início os circuitos eram passivos como por exemplo potenciômetros. Temos um artigo em que ensinamos a montar um computador analógico utilizando potenciômetros. Na figura 1 mostramos nosso computador analógico usando potenciômetros.
No entanto, logo se percebeu que essas perdas podiam ser compensadas por um circuito que apresentasse certo ganho, ou seja, um amplificador.
Na década de 40 surgiram então os amplificadores operacionais que eram justamente utilizados para realizar as operações desejadas. Eram circuitos valvulados que tenham uma entrada diferencial, conforme mostra o circuito da figura 2.
Não é preciso dizer que os antigos computadores analógicos que usavam esses amplificadores era, grandes, consumiam muita energia e bastante limitados em relação que faziam.
Com a chegada dos transistores tudo melhorou. Os amplificadores operacionais podiam ser compactos com baixo consumo e bastante eficientes naquilo que faziam.
Assim, a mesma configuração básica de um amplificador valvulado podia ser convertida num circuito equivalente, conforme mostra a figura 3.
Computadores analógicos com diversas aplicações foram desenvolvidos usando amplificadores operacionais transistorizados, inclusive tipos com finalidades didáticas.
Naquela época, nos anos 40, entretanto, os computadores digitais começaram a tomar o lugar dos computadores analógicos e pouco a pouco os amplificadores operacionais foram perdendo sua finalidade básica que era realizar cálculos.
No entanto, podiam ser usados com outras finalidades e quando os circuitos integrados se tornaram populares, esses circuitos passaram a estar disponíveis na forma de circuitos integrados.
Assim, o nome se manteve lembrando sua antiga função de realizar operações matemáticas com grandezas analógicas, mas eles além dessa finalidade, passaram a ser usados com muitas outras finalidades que envolviam, não apenas a amplificação ou o trabalho com sinais analógicos, como até mesmo em aplicações digitais na forma de comparadores.
Uma série de amplificadores operacionais que é a que dá origem ao tipo que nos levou a esse livro é a que começo nos anos 60 e de que falaremos agora.
História do 741
Foi em 1963 que um jovem engenheiro de 26 anos chamado Robert Widlar criou um amplificador operacional integrado na forma monolítica, ou seja, num único chip.
O circuito integrado foi chamado uA702 e foi o primeiro a ser comercializado pela Fairchild Semiconductor. No entanto, era extremamente caro, custando na época 300 dólares por unidade. Em seguida Widlar conseguiu fazer uma versão mais barata que foi designada por uA709. Custava “apenas 70 dólares”.
A empresa logo pediu que ele criasse uma versão melhor ainda, mas ele não conseguiu acabando por sair da Fairchild indo trabalhar na National Semiconductor que agora faz parte da Texas Instruments.
Na Texas ele criou o LM101 como versão melhorada do 709 sendo lançada pela National e até hoje ainda está em produção.
O circuito integrado 741 apareceu em 1968, projetado por um conhecido “designer” de circuitos integrados da época chamado Dave Fullager.
Foi na Fairchild Fallagar percebeu que o LM101 tinha algumas falhas que poderiam ser eliminadas num novo chip e começou a trabalhar nisso. Uma das primeiras falhas que ele notou é que a etapa de entrada era sensível a ruídos, o que era comum dada as variações de características dos materiais semicondutores utilizados.
Sua solução foi simples. Acrescentou no chip um par extra de transistores na etapa de entrada. Esses transistores “suavizavam” a amplificação reduzindo o ruído.
Terminado o projeto, ele o levou ao então chefe da Fairchild, ninguém menos do Gordon Moore (Da Lei de Moore) que o encaminhou à divisão comercial da Fairchild. Já ele recebeu o nome de uA741, tornando-se talvez o mais popular de todos os amplificadores operacionais.
