Circuitos analógicos dão adeus aos amplificadores operacionais

Redação do Site Inovação Tecnológica - 28/02/2007

Num mundo em que o progresso tecnológico é capitaneado pelos circuitos digitais, por que alguém se preocuparia com os circuitos analógicos? A resposta é simples: a indústria eletrônica inteira.

Embora os circuitos analógicos, hoje totalmente eclipsados pelos digitais, possam dar a falsa impressão de serem algo ultrapassado, a verdade é que, fora dos chips, o mundo é analógico - o ser humano é analógico. Os circuitos analógicos são necessários para se amplificar, processar e filtrar sinais contínuos e convertê-los para digitais e vice-versa. Sinais digitais são sempre discretos, como 0s e 1s, enquanto os sinais analógicos são contínuos, variando apenas em tamanho.

E como os circuitos analógicos não experimentaram o mesmo ritmo de desenvolvimento tecnológico que os digitais, está se tornando um problema cada vez maior fazer a interface entre a multiplicidade de sinais do mundo real - como sons e imagens, por exemplo - e o mundo dos microprocessadores. Esses circuitos representam um gargalo cada vez maior para o avanço de equipamentos eletrônicos de consumo, porque eles simplesmente gastam energia demais.

Agora, engenheiros da universidade norte-americana MIT projetaram um novo tipo de circuito analógico que poderá mudar esse quadro. A equipe do Dr. Hae-Seung Lee desenvolveu uma nova classe de circuitos analógicos que elimina a necessidade dos amplificadores operacionais, mas mantém virtualmente todos os benefícios dos circuitos baseados nesses amplificadores.

Amplificadores Operacionais

Um amplificador operacional é um circuito capaz de efetuar cálculos matemáticos, utilizando diferenças de tensão como representativas de valores numéricos. Por mais paradoxal que possa parecer, os avanços da tecnologia de fabricação de componentes eletrônicos dos últimos anos teve um efeito negativo sobre esses componentes.

A miniaturização fez com que os amplificadores operacionais tivessem um decréscimo no seu ganho e passassem a operar em uma faixa mais estreita. Para compensar essas restrições, os circuitos analógicos tiveram que passar a consumir mais energia, sugando a maior parte da potência das baterias dos equipamentos portáteis.

Não menos importante, enquanto o desenho dos chips digitais hoje é quase inteiramente feito por software, o desenho dos circuitos analógicos continua a ser uma tarefa essencialmente humana.

Tecnologias emergentes

Os novos circuitos analógicos agora criados pela equipe do Dr. Lee eliminam a necessidade dos amplificadores operacionais, mas mantêm virtualmente todos os seus benefícios. A nova técnica foi batizada de CBSC ("Comparator-Based Switched Capacitor", ou capacitor chaveável baseado em comparadores).

O CBSC manipula a tensão de forma diferente dos circuitos analógicos tradicionais, resultando em uma eficiência energética muito maior. "[Esta] arquitetura se baseia em blocos de circuitos que são muito mais facilmente implementáveis com fontes de tensão de 1 volt ou menos," diz Dave Robertson, outro membro da equipe.

Outra vantagem dessa nova arquitetura é que ela poderá permitir a implementação de circuitos analógicos em tecnologias emergentes, como circuitos baseados em nanotubos de carbono, nanofios e dispositivos moleculares, porque é muito mais fácil implementar comparadores nestas novas tecnologias do que amplificadores operacionais.

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