Nesta experiência mostraremos aos alunos como a realimentação negativa determina o ganho do amplificador operacional. Para a montagem do amplificador operacional podemos usar uma placa de circuito universal ou ainda um simples soquete com duas pontes de terminais.
A primeira possibilidade é mostrada na figura 1.
Obs. Na época em que este artigo foi escrito as matrizes de contato não eram comuns. Seria hoje a solução ideal para a montagem do circuito usado na experiência.
O circuito correspondente é mostrado na figura 2
Neste circuito o potenciômetro no circuito de realimentação determinará o ganho do amplificador operacional. Na posição de mínima resistência, ou seja, zero, o ganho será unitário.
Na posição de máxima resistência, ou seja, com 1 M, o ganho será 100.
Podemos, portanto, variar o ganho do circuito entre zero e 100, conforme movimentamos o eixo do potenciômetro de 1M.
O segundo potenciômetro, de 10 k, ligado à entrada do circuito permite aplicar tensões na entrada não inversora do amplificador operacional, ou ainda na entrada inversora.
Estas tensões são então ajustadas entre 0 e um valor máximo que será determinado pela existência ou não de um resistor em série com o potenciômetro.
Com o resistor de 100 k, a tensão no cursor do potenciômetro e, portanto, na entrada do amplificador operacional poderá ser variada entre 0 e aproximadamente 10% da tensão da fonte, ou seja, 0,6 V.
Sem o resistor, a tensão variará entre 0 e 6 V, ou seja, o valor total da tensão da fonte.
O multímetro ligado na saída será para verificar a tensão amplificada pelo operacional. O multímetro comum será ajustado para uma escala de tensão contínua (VDC) com fundo de 10 ou 15 V.
A experiência:
1ª fase
Inicialmente, sem o resistor R1 no circuito, ou seja, com o potenciômetro de 10 k direto no circuito, e o potenciômetro de 1M na sua mínima resistência (todo para a esquerda), ligamos o circuito.
O potenciômetro de 10 k deverá estar também em seu mínimo (todo para a esquerda).
A leitura do multímetro deve ser zero volt ou um valor próximo disso, pois não haverá tensão na entrada não inversora. Girando então lentamente o potenciômetro de 10 k, veremos que a tensão no multímetro irá aumentando.
Ela aumentará até quase o valor da fonte no máximo de giro do potenciômetro.
Nesta experiência, vemos que o aumento lento da tensão na saída indica seu ganho unitário. A tensão aplicada à entrada do amplificador sobe na mesma proporção que a tensão de saída.
Voltando o potenciômetro de 10k para a posição de leitura de tensão nu!a no multímetro, podemos passar à segunda fase da experiência:
2ª fase
Giramos o potenciômetro de 1M até aproximadamente metade de seu curso, obtendo-se com isso uma resistência de realimentação de aproximadamente 50 vezes.
Nestas condições, observamos que um movimento mínimo do potenciômetro de 10 k com a aplicação de uma tensão mínima na entrada do amplificador faz com que a agulha do multímetro salte, saturando-o rapidamente.
O ganho do amplificador é muito maior, para a variação de tensão na entrada do circuito. (figura 5)
Desfazemos a ligação que coloca Ao resistor R1 em curto, de modo que ele entre no circuito.
Voltamos o potenciômetro de 10 k à sua posição de indicação zero no instrumento para passar à 3a fase da experiência.
3ª fase
Com a colocação do resistor R1 no circuito a tensão de entrada no amplificador variará entre aproximadamente 0 e 0,6V.
Com isso, ao movimentarmos o potenciômetro de 10 k, a tensão será amplificada em 50 vezes aproximadamente de modo a termos uma variação rápida da leitura de tensão de saída.
A saturação ocorrerá com aproximadamente 0,1V de entrada ou 18% do giro do potenciômetro quando a tensão na saída se aproximará de 6 V, ou seja, valor da tensão da fonte.
O gráfico da figura 6 mostra o que ocorre nesta fase.
Veja então o leitor o seguinte:
Na primeira fase o ganho é unitário de modo que as variações da tensão de saída acompanha exatamente as variações da tensão de entrada.
Na segunda fase temos um ganho de aproximadamente 50 vezes. As variações muito grandes da tensão de entrada logo saturam o amplificador, fazendo com que em sua saída rapidamente a tensão suba até o máximo e pare.
Na terceira fase, a faixa de tensões de entrada é menor, mas há amplificação. A tensão sobe até o valor de saturação e estaciona. O valor da tensão de saída será sempre 50 vezes maior que o da tensão de entrada até o ponto em que ocorre a saturação.
