Operartionsverstärker

Neben Widerständen und Kondensatoren sind Operationsverstärker oder OPV, wie sie auch allgemein genannt werden, einer der Grundbausteine analoger elektronischer Schaltungen.
Operationsverstärker sind lineare Geräte und besitzen alle Eigenschaften, die für eine ideale Gleichstromverstärkung erforderlich sind. Daher werden sie in der Signalaufbereitung, Filterung oder zur Durchführung mathematischer Operationen wie Addieren, Subtrahieren, Integration und Differenzieren eingesetzt.
Der OPAmp ist im Grunde ein Spannungsverstärker. Durch die Rückkopplungskomponenten, wie Widerstand und Kondensator, zwischen Ausgang und Eingang, können verschiedene Operationen ausgeführt werden. Das brachte ihn den Namen Operationverstärker ein. Der OPV ist ein dreipoliges Bauteil. Es besteht aus zwei hochohmigen Eingängen und ein niederohmigen Ausgang. Kennzeichnend ist das Plus und Minus -Zeichen an den Eingängen. Das Plus steht für nichtinvertierenden und das Minus für invertierenden Eingang. Der dritte Pol stellt den Ausgang dar. Operationsverstärker werden meistens mit einer symmetrischen Spannung betrieben.

Schaltzeichen

Nicht invertierender OPV

Bei einem nicht invertierender OPV wird die Eingangsspannung direkt an den Eingang mit dem Pluszeichen gelegt. Das hat zur Folge, dass das verstärkte Ausgangssignal „positiv“ also gleichphasig ist. Die Rückkopplungssteuerung erfolgt über einen Spannungsteiler R2, R1 an den invertierende Eingang, die eine negative Rückkopplung erzeugt. Diese Closed-Loop-Konfiguration erzeugt eine nicht-invertierende Verstärkerschaltung mit sehr guter Stabilität, einer sehr hohen Eingangsimpedanz, RIN annähernd unendlich, da kein Strom in die positive Eingangsklemme fließt (ideale Bedingungen) und eine niedrige Ausgangsimpedanz, ROUT wie unten gezeigt.

nicht invertierneder OPV

Invertierender OPV

Da die Verstärkung eines Operationsverstärkers extrem hoch ist, können wir es uns leisten, einen Teil dieser hohen Verstärkung zu verlieren, indem wir einen geeigneten Widerstand über den Verstärker von der Ausgangsklemme zurück zur invertierenden Eingangsklemme schalten, um die Gesamtverstärkung des Verstärkers zu reduzieren und zu steuern. Dies erzeugt und wirkt sich dann bekanntermaßen negativ auf die Rückkopplung aus und erzeugt so ein sehr stabiles Operationsverstärkersystem. In dieser Schaltung wird der OPV mit einer Rückkopplung zu einem geschlossenen Regelkreis verbunden.

Invertierter OPV

.Multivibrator

 Eine sehr einfache und äußerst nützliche Operationsverstärkerschaltung, die auf einem universellen Operationsverstärker basiert, ist der astabile OPV Multivibrator. Die OPV Multivibrator-Schaltung kann mit nur vier Komponenten, drei Widerständen und einem Timing-Kondensator ein gutes Rechtecksignal liefern. Jede andere Schaltung benötigt wesentlich mehr Bauteile, auch der Timer NE555.

Multivibrator

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