Em sistemas industriais, o controle de sinais analógicos é frequentemente realizado utilizando amplificadores operacionais (op-amps). Uma das configurações mais comuns desses dispositivos é o amplificador diferencial, que amplifica a diferença entre dois sinais de entrada enquanto rejeita os sinais em modo comum (common-mode). O correto dimensionamento de resistores é essencial para garantir um ganho preciso e a máxima rejeição do modo comum. Considere um amplificador diferencial com os resistores R1 = 10 kΩ, R2 = 100 kΩ. Os sinais de entrada são V1 = 2V e V2 = 0,5 V. O valor da tensão de saída deste circuito é:
- A)−15,0 V.
Certa, porque Vout = (R2/R1)(V2 - V1) = 10(0,5 - 2,0) = -15,0 V.
- B)−12,5 V.
Errada, porque esse valor não corresponde à aplicação correta da diferença de entrada com o ganho dado pelos resistores.
- C)12,5 V.
Errada, pois o sinal da saída não é positivo neste caso, já que V2 é menor que V1.
- D)15,0 V.
Errada, porque 15,0 V aparece como módulo, mas o circuito produz saída negativa.
Gabarito: A
O amplificador diferencial é um daqueles circuitos clássicos que aparecem muito em controle e instrumentação: ele pega dois sinais e amplifica a diferença entre eles, tentando ignorar o que é comum aos dois. Em uma montagem ideal, quando os pares de resistores estão bem dimensionados, a saída fica proporcional a V2 - V1, com ganho definido pela razão entre os resistores. É por isso que o casamento dos resistores é tão importante: se a relação não bate, a rejeição de modo comum vai embora e o circuito vira um fofoqueiro elétrico, amplificando até o que não devia. Neste caso, a relação é R2/R1 = 100 kΩ / 10 kΩ = 10. Então a expressão do amplificador diferencial fica Vout = 10 (V2 - V1). Substituindo os valores dados: Vout = 10 (0,5 - 2,0) = 10 (-1,5) = -15,0 V. Portanto, o gabarito correto é a alternativa A. Esse resultado só vale porque o circuito está sendo tratado como ideal, sem considerar saturação da alimentação. Em prova, quando a banca fala em amplificador diferencial com resistores proporcionais, você deve imediatamente pensar nessa fórmula e cuidar para não inverter a ordem das entradas.