Se bem que não seja um componente moderno, sua utilização em muitos projetos é suficientemente grande para justificar uma abordagem de suas características. De fato, suas características de altíssima impedância de entrada (pois trata-se de um operacional com transistores de efeito de campo) fazem dele a solução ideal para as aplicações em que amplificadores operacionais comuns como o 741 não podem ser usados. Conheça neste artigo um pouco mais do CA3140.
O circuito integrado CA3140 consiste num amplificador operacional de uso geral com características próximas do famoso 741 com a diferença de que o uso de transistores de efeito de campo eleva em muito sua impedância de entrada, além de reduzir as correntes de offset de entrada.
A impedância de entrada do CA3140 é da ordem de um e meio milhão de megohms (isso mesmo, 1 500 000 000 000 ohms), o que é muito mais do que o 1 megohm oferecido pelos 741 que utilizam transistores bipolares comuns.
Na figura 1 temos o invólucro do CA3140 em sua 'versão mais conhecida que é a DlL de 8 pinos, se bem que também sejam encontradas, mais raramente, unidades em invólucros metálicos redondos de 8 pinos.
As principais características deste componente são:
Características
Faixa de tensões de alimentação: 4 a 36V (ou 2+2 a18 + 18 Ver fonte simétrica)
Impedância de entrada: 1,5 x1012 ohms
Ganho de tensão: 10 000 vezes (80 dB)
Corrente de polarização de entrada: 10 pA (15. V)
O CA3140 é fabricado com a tecnologia BiMOS.
Neste integrado temos uma etapa de entrada com transistores de efeito de campo PMOS montados em conjunto com transistores comuns bipolares.
A etapa de entrada diferencial com transistores PMOS fornece um ganho de 10 vezes (20 dB), e seu sinal é amplificado por outras etapas que fornecem o ganho final de 80 dB.
As etapas que formam o integrado possuem circuitos de proteção contra curto-circuito na saída, seja este curto em relação à terra ou em relação ao positivo da fonte.
Os transistores MOS deste integrado são protegidos com diodos, de modo a evitar problemas com descargas estáticas, principalmente no manuseio.
APLICAÇÕES
Basicamente podemos usar o CA3140 nas mesmas aplicações em que teríamos um 741, com as vantagens de uma tensão de alimentação mais baixa e uma impedância de entrada muito mais alta.
Nosso primeiro circuito, mostrado na figura 2, consiste num pré-amplificador para cápsulas magnéticas ou microfones de baixa impedância.
O ganho deste circuito é fixado pelo resistor de realimentação que pode ter valores entre 100 k ohms e 2,2 M ohms.
A fonte de alimentação não precisa ser simétrica e pode variar de 3 a 12 V.
Na figura 3 temos um seguidor de tensão que se constitui numa configuração ideal para instrumentação eletrônica.
Nesta configuração o ganho de tensão é unitário, mas a impedância de entrada é da ordem de 1012 ohms, o que significa que praticamente não há dreno de corrente do circuito externo.
Este circuito pode ser usado como uma excelente etapa de entrada para um sensibilíssimo voltímetro eletrônico.
Na figura 4 temos um filtro rejeitor de alto-Q, onde os valores dos componentes e a fórmula que permite calculá-los estão junto ao diagrama.
Na figura 5 temos outro amplificador para instrumentação com entrada flutuante que utiliza dois CA3140 com elevadíssima resistência de entrada.
Finalmente, na figura 6 temos uma aplicação do CA3140 em áudio que é um controle de graves e agudos do tipo Baxandall.
A tensão máxima de alimentação recomendada para este circuito é de 32 V.
O ganho é unitário na faixa central de operação. Para o reforço, tanto de agudos como de graves, temos um ganho de 15 dB e para a atenuação, de 15 dB em 100 Hz.
O nível de tensão do sinal de saída com 32 V de alimentação é de 25 V e o limite superior de operação do controle e de 20 kHz.
