Operationsverstärker - Die Popularität eines Operationsverstärkers als Designelement in analogen Schaltungen liegt an seiner Vielseitigkeit. Indem Sie negative Rückkopplung verwenden und die Eigenschaften der Rückkopplungsschleifenschaltung des Operationsverstärkers ändern, können Sie seine Verstärkung, Eingangs- und Ausgangsimpedanz, Bandbreite usw. ändern. Diese Parameter werden durch externe Komponenten bestimmt und hängen nur geringfügig von Temperaturfaktoren oder Konstruktionstoleranzen ab der Operationsverstärker selbst. Aus diesem Grund sind diese Elemente universell und werden gerne von Designern elektronischer Systeme verwendet .
Operationsverstärker
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Operationsverstärker – ein universeller Block zum Aufbau analoger Schaltungen
Der Einsatz von Operationsverstärkern als Schaltungsblöcke vereinfacht deren Aufbau erheblich, unabhängig davon, ob die verwendeten Verstärker integrierte Schaltkreise sind oder aus diskreten Elementen bestehen. Da der Operationsverstärker näherungsweise als idealer Differenzverstärker betrachtet werden kann, ist das Systemdesign einfach. Die Verstärkung des Operationsverstärkers hängt vom jeweiligen Modell ab. Bevor Sie Ihre Wahl treffen, lesen Sie bitte die technische Beschreibung. Weitere wichtige Themen sind die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers (am Verstärkerausgang), Frequenzgang, Gehäuse und Klasse. Es lohnt sich auch, die Informationen zu den Eingangsspannungen und der Differenzspannung (d. h. der Differenz der Eingangsspannungen) zu lesen.
Was zeichnet Operationsverstärker sonst noch aus?
Erst in einem späteren Projektstadium wird der zulässige Parameterbereich für jeden Operationsverstärker ausgewählt. Dieser Ansatz ermöglicht nicht nur eine Vereinfachung des Gerätedesignprozesses, sondern auch eine Vereinfachung der Modellierung in der Phase der Prototypenerstellung.
Funktionsprinzip von Operationsverstärkern
Vereinfacht ausgedrückt ist ein Operationsverstärker ein Spannungsverstärker mit einem gleichstromgekoppelten Differenzeingang. An den Verstärkereingängen liegen zwei Arten von Signalen an: positive, nicht invertierende Spannung und negative, invertierende Spannung.
Die Ausgangsspannung ist wiederum asymmetrisch und entspricht der A-fach verstärkten Differenz zwischen dem nichtinvertierenden und dem invertierenden Eingang (wobei A die Verstärkung des Elements in der offenen Rückkopplungsschleife ist). Dieser Parameter ist bei den meisten Operationsverstärkern hoch und beträgt häufig 100.000 oder mehr. Diese Systeme können auch in einem geschlossenen Regelkreis (d. h. mit negativer Rückkopplung) arbeiten. Durch die Einführung geeigneter Elemente in den Schleifenkreis können Sie Systeme mit geringerer Verstärkung, nichtlinearen Elementen usw. erhalten.
Typische Operationsschaltungen von Operationsverstärkern
Ein Operationsverstärker mit geschlossener Rückkopplungsschleife kann grundsätzlich in zwei Konfigurationen arbeiten – als nichtinvertierender Verstärker (mit dem Signal, das dem nichtinvertierenden Eingang zugeführt wird – Plus) und als invertierender Verstärker (mit dem Signal, das dem invertierenden Eingang zugeführt wird – Minus). .
Der Gewinn eines solchen Systems hängt von den Elementen der Rückkopplungsschleife ab. Im ersten Fall ist es positiv und im zweiten Fall negativ, wodurch sich die Signalphase um 180 Grad verschiebt – also invertiert. Befinden sich Elemente wie Kondensatoren oder Spulen in der Rückkopplungsschleife, ist es möglich, die Frequenzcharakteristik der Schleife und damit des gesamten Verstärkers zu verändern.
Dies ermöglicht den Aufbau aktiver Filter mithilfe von Operationsverstärkern. Darüber hinaus gibt es spezielle Operationsverstärkerschaltungen wie Ableitungs- und Integralschaltungen, Addierer und andere.
Operationsverstärker – FAQ
Mit einem Operationsverstärker können Sie verschiedene Operationen an einem analogen Signal durchführen, z. B. Phasenverschiebung, Spannungs-Strom-Umwandlung, Summierung und Integration. Mehr erfahren Sieim Artikel auf unserem Blog.
Operationsverstärker werden in einer Vielzahl elektronischer Gleichstromgeräte eingesetzt, insbesondere solchen, die der analogen Signalübertragung und -verarbeitung dienen – beispielsweise in Funktionsgeneratoren , Audio- und Videogeräten sowie Messgeräten .
Zu den wichtigsten Parametern eines Operationsverstärkers gehören unter anderem die Differenzverstärkung, der Ein- und Ausgangswiderstand sowie die zulässige Versorgungsspannung.
Ein Verstärker ist eine Schaltung, die die Leistung eines Signals mithilfe der vom angeschlossenen Netzteil bereitgestellten Energie erhöht. Es kommen sowohl analoge als auch digitale Verstärker zum Einsatz.