Problema 43-1    Fonte:  Problema 5-13 - página 179 - ALEXANDER, Charles K., SADIKU, Mathew N. O. - Livro: Fundamentos de Circuitos Elétricos - 5ª edição - Ed. Mc Graw Hill - 2013.

Determine V_o e I_o no circuito mostrado na Figura 43-1.1.

Solução do Problema 43-1

Atenção:  A solução deste problema foi adaptada da existente nas páginas 157 e 158 do livro fonte mencionado acima.

Claramente este circuito está na configuração não inversora, pois o sinal está sendo aplicado na entrada positiva. Isso quer dizer que o sinal na saída do amplificador operacional estará em fase em relação ao sinal aplicado na entrada. Repare que nessa entrada temos um divisor resistivo formado pelos resistores de 10 kΩ e 90 kΩ. Então, inicialmente se calcula o equivalente Thévenin para o circuito de entrada.

No lado esquerdo da Figura 43-1.2, é mostrado o circuito para se calcular a tensão a circuito aberto, que será a tensão de Thévenin. No lado direito da figura, apresenta-se o circuito já transformado com seus respectivos valores.

Como se encontrou V_th = 0,9 volts ? Fácil ... apenas se resolveu um divisor de tensão resistivo, ou seja:

E como se calculou R_th = 9 kΩ ? Ora, simplesmente aplicou-se um curto-circuito na fonte de tensão, e com isso, os dois resistores ficaram em paralelo. Resolvendo o paralelo dos dois resistores:

Agora, substitui-se o circuito de entrada do amplificador operacional pelo equivalente Thévenin que foi calculado. Veja na Figura 43-1.3 como ficou o circuito.

Relembrando a eq. 43-01 que define o ganho na configuração não-inversora de um amplificador operacional em malha fechada.

Assumindo o amplificador operacional como ideal, sabe-se que não circula corrente elétrica nas entradas do mesmo. Dessa forma, a tensão que aparece na entrada positiva é a mesma da fonte de tensão, ou seja, 0,9 volts. Portanto, aplicando a equação que determina a tensão de saída na configuração não-inversora, temos:

Deve-se calcular a corrente elétrica I_o. Note, pelo circuito, que I_o é a corrente elétrica que o amplificador operacional fornece ao circuito de saída, circuito este, formado pelos resistores de 10 kΩ , 100 kΩ e 50 kΩ. No caso do amplificador operacional ideal, não há circulação de corrente na entrada negativa. Então, os resistores de 100 kΩ e 50 kΩ, atuam como carga para o amplificador operacional. Esse conjunto série está em paralelo com o resistor de 10 kΩ. Então, resolvendo esse paralelo, se encontra o valor de carga para o amplificador operacional.

Portanto, a corrente I_o será:

Repare que ao considerar o amplificador operacional como ideal, os cálculos ficam bastante simplificados e diretos.