Os amplificadores operacionais podem ser encontrados com facilidade numa infinidade de tipos, com características que se adaptam praticamente a qualquer finalidade. Neste artigo. tomando como base o conhecido amplificador operacional 741, damos uma coletânea de circuitos práticos que podem ser adaptados para usar qualquer outro amplificador operacional conhecido. Muitos dos circuitos têm finalidade didática podendo servir para demonstrações em aula se bem que possam facilmente servir de base para projetos mais amplos.
O amplificador operacional 741 é, sem dúvida alguma, o mais conhecido de todos. Podendo operar com tensões entre 6 e 18 V tipicamente e com uma frequência de transição em torno de 1 MHz, este componente pode ser usado em osciladores, filtros, circuitos lógicos, na amplificação de sinais AC e DC e até como driver.
Os circuitos dados a seguir demonstram todo o potencial de uso deste componente.
BIESTÁVEL 1
A primeira configuração que mostramos é de um flip-flop que pode ser disparado por meio de dois interruptores de pressão do tipo normalmente aberto. Um dos interruptor acende o LED setando o flip-flop enquanto que o outro apaga o LED ressetando o circuito. Trata-se pois de um flip-flop do tipo R-S.
Este circuito deve ser alimentado por uma fonte de alimentação simétrica a partir de 6 volts conforme mostra a figura 1.
Biestável 1.
Evidentemente, em lugar do LED podemos usar uma etapa transistorizada com um relé como carga de modo a poder controlar cargas maiores. Um driver com o transistor BC548 ou equivalente pode ser usado para esta finalidade.
BIESTÁVEL 2
O que diferencia este circuito do anterior é a não necessidade de se usar uma fonte simétrica. Isso permite que a alimentação seja até feita com uma tensão mais baixa.
Na figura 2 temos a configuração que aciona também um LED indicador.
Biestável 2
Para se obter a tensão de referência igual à metade da tensão de alimentação é usado um divisor com os resistores R2 e R3. Os valores desses resistores não são críticos e desde que sejam iguais podem ficar na faixa de 10k a 47 k ? tipicamente.
Também neste caso é possível usar uma etapa excitadora com um transistor para controlar cargas de maior potência, como por exemplo um relé.
OSCILADOR DE RELAXAÇÃO
Este circuito pode gerar sinais na faixa de áudio entre fração de hertz até aproximadamente uns 10 kHz sem problemas. Podemos usá-lo como base para geradores de sinais ou instrumentos musicais simples ou mesmo em alarmes.
Na figura 3 temos a configuração usada tendo por base um amplificador operacional do tipo 741.
Oscilador de relaxação
A frequência depende basicamente de P1, R1 e do capacitor C que pode assumir os valores indicados no diagrama. P1 controla a frequência enquanto que P2 controla a simetria do sinal pela fixação da tensão de referência no pino 3 do amplificador operacional.
A finalidade do potenciômetro P3 é controlar a intensidade do sinal de saída, podendo este componente ser eliminado do circuito conforme sua aplicação.
Lembramos que o sinal de saída é de baixa potência com uma impedância de aproximadamente 50 ?. Também é possível usar uma etapa amplificadora de potência neste caso de modo a excitar cargas como alto-falantes.
OSCILADOR DE POTÊNCIA
Este circuito é basicamente a mesma configuração anterior com uma etapa de potência com transistores complementares que permitem a excitação direta de um alto-falante de baixa impedância.
Na figura 4 temos o circuito completo deste oscilador que exige a utilização de uma fonte simétrica na sua alimentação.
Oscilador de potência
A frequência depende do capacitor de 100 nF e é controlada pelo potenciômetro de 100 k ?. O capacitor pode ser alterado conforme a faixa de frequências que se pretende gerar.
Os transistores de potência devem ser montados em radiadores de calor. Estes radiadores devem ser tanto maiores quanto maior for a tensão usada na alimentação.
CHAVE DE TOQUE
Este circuito se baseia na configuração biestável mas com a diferença que os valores dos componentes são alterados de modo a permitir o disparo a partir do toque dos dedos em dois sensores.
São usados dois LEDs em oposição se o circuito for apresentado com finalidades didáticas.
Tocando num dos sensores um dos LEDs acende e o outro apaga. Com o toque no outro sensor, o LED que estava aceso apaga e o que estava apagado acende.
Na figura 5 temos o diagrama completo desta chave de toque.
Chave de toque
Observe que o uso de uma rede divisora com dois resistores para a tensão de referência elimina a necessidade de uma fonte simétrica.
Também podemos usar neste circuito uma etapa de acionamento para cargas de maior potência, como por exemplo um relé.
DETECTOR DE UMIDADE
Aproveitando a alta impedância de entrada do amplificador operacional 741 e seu alto ganho podemos elaborar um circuito simples de um sensor de umidade conforme mostra a figura 6.
Detector de umidade
Quando a resistência no sensor é alta indicando que a terra ou local em que ele se encontra está seco, um dos LEDs ligado à saída do amplificador permanece aceso e o outro apagado. Quando a resistência no sensor cai, em presença de umidade, o circuito comuta e o LED que estava aceso, apaga enquanto que o LED que estava apagado, acende.
O ponto de disparo em função do tipo de sensor usado é ajustado no trimpot P1 de 10 k ?.
Observe que este circuito não precisa de fonte de alimentação simétrica.
FILTRO PASSA-FAIXAS
Uma faixa de frequências determinada pela rede de resistores e capacitores de realimentação negativa e entrada passa por este circuito praticamente sem atenuação. No entanto, sinais de frequências fora desta faixa são fortemente atenuados.
Os valores dos componentes usados podem ser alterados conforme a faixa de frequências que se deseja sintonizar. Observamos que a seletividade do circuito não é elevada o que deve ser levado em conta em determinadas aplicações.
O circuito completo deste filtro é mostrado na figura 7 e faz uso de uma fonte de alimentação simétrica.
Filtro passa-faixa
OSCILADOR DE DUPLO T
Osciladores de duplo T podem ser usados para produzir sinais senoidais na faixa de áudio com bom desempenho. O circuito apresentado na figura 8 é um exemplo de oscilador de duplo T para a faixa de áudio usando um amplificador operacional do tipo 741.
Oscilador de duplo-T
Os componentes do duplo T determinam a frequência de operação do oscilador enquanto que o potenciômetro de 100 k ? no circuito de referência determina a simetria do sinal gerado e portanto sua distorção.
Observe que a fonte de alimentação deve ser simétrica e que a saída é feita por meio de um capacitor de 1 uF. Dependendo da aplicação e da faixa de frequências este capacitor pode ser alterado ou mesmo eliminado.
ALARME DE LUZ
O sensor deste alarme é um LDR e ele consiste num oscilador que entra em ação quando o sensor deixa de receber luz. O ajuste da sensibilidade e portanto do ponto de disparo e da própria frequência do sinal gerado é feito em P1.
O capacitor C1 também influi na frequência do sinal gerado podendo ser alterado numa ampla faixa de valores. Na figura 9 temos o diagrama completo deste alarme experimental.
Alarme de luz
Observe que a fonte de alimentação usada não precisa ser simétrica. Como é usado um alto-falante de baixa impedância, um resistor limitador de 120 ? é previsto de modo a limitar a corrente na saída do amplificador operacional.
O circuito pode ser facilmente modificado para usar um alto-falante ou transdutor de maior impedância ou ainda excitar uma etapa amplificadora com um ou dois transistores.
Com um transistor BD135, por exemplo, pode-se excitar diretamente um alto-falante de 4 ou 8 ?.
Também é interessante observar que outros tipos de sensores resistivos podem ser usados na entrada deste circuito. Com um NTC, por exemplo, podemos ter um alarme de temperatura. Também é possível usar um par de fios como sensores de nível de água ou ainda de toque no mesmo circuito.
