Definição: O amplificador operacional (AmpOp) é um dispositivo eletrônico composto por múltiplos estágios de amplificação, projetado para oferecer alto ganho, elevada impedância de entrada e operação com entrada diferencial.

Origem do nome:

• Amplificador: Baseado em circuitos amplificadores utilizando transistores, sua principal função é amplificar sinais elétricos.
• Operacional: Foi originalmente concebido para realizar operações matemáticas analógicas, como soma, subtração, multiplicação, divisão, média, logaritmo, exponencial, integração e derivação.

Principais características:

• Múltiplos estágios: Internamente, o AmpOp é constituído por uma cadeia de amplificadores em cascata, o que permite alcançar as demais características desejadas.
• Ganho elevado: Em malha aberta (sem realimentação), apresenta ganho de tensão extremamente alto, frequentemente superior a 10.000 vezes (ou 80 dB).
• Alta impedância de entrada: Possui uma impedância de entrada muito elevada, o que minimiza a corrente que flui dos sinais de entrada e evita carregamento da fonte.
• Entrada diferencial: A saída do amplificador é proporcional à diferença de potencial entre suas duas entradas (não inversora e inversora).

Um amplificador operacional pode operar em duas regiões distintas: (1) região de saturação e (2) região de amplificação linear. Para que o dispositivo opere na região de amplificação linear, segundo o modelo ideal, é necessário que as tensões nos terminais de entrada inversora (\(V_{n}\)) e não inversora (\(V_{p}\)) sejam rigorosamente iguais, ou seja, \(V_{n}=V_{p}\).

No entanto, quando o amplificador operacional é utilizado em malha aberta (ou seja, sem realimentação), essa condição de equilíbrio entre as entradas se torna instável em dispositivos reais e, consequentemente, inviável para aplicações práticas. Nessa configuração, qualquer diferença, por menor que seja, entre \(V_{p}\) e \(V_{n}\) será amplificada de forma significativa, fazendo com que a tensão de saída (\(V_{o}\)) atinja rapidamente um dos níveis de saturação do circuito, isto é, \(+V_{cc}\) ou \(-V_{cc}\). Como visto na simulação em malha aberta

A configuração em Malha Aberta é empregada quando o objetivo é comparar as tensões aplicadas às entradas inversora e não inversora do amplificador operacional. Por essa razão, o dispositivo recebe a denominação de Comparador de Tensão.

Para que possamos explorar os diferentes comportamentos operacionais — em especial os de natureza aritmética — do amplificador operacional ideal, é necessário adotar uma configuração com retroalimentação (majoritariamente negativa) e assumir como premissa que o dispositivo opera na região de amplificação linear.

Considerando que a impedância de entrada de um amplificador operacional é elevada, a corrente que flui para seus terminais de entrada é extremamente baixa. No modelo ideal, assume-se que a impedância de entrada tende ao infinito, o que implica que as correntes de entrada são nulas, ou seja, (\(I_{n}=I_{p}=0A\)).

No modelo ideal, o ganho de malha aberta tende ao infinito. Quando há realimentação negativa e o circuito opera na região linear, essa característica força a diferença de potencial entre os terminais de entrada a zero, de modo que \(V_{n} = V_{p}\).