Operationsverstärker

23. Mai . 2005 Operationsverstärker

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OperationsverstärkerFatih Kocak

Fakultät IV

(Elektrotechnik und Informatik)

Technische Universität Berlin

Betreuer : Holger Gaul


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Gliederung• Was ist ein Operationsverstärker (OPV)

kurzer Abriss über die FunktionAnwendungMöglichkeiten

• Kurze Geschichte

• Funktionsweise

• Eigenschaften

• Beschaltungen

• Grundschaltungen


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Kurzer Abriss über Fkt.

Was passiert wenn….

Der +Eingang positiver ist als der –Eingang

Ausgang positiv

Der –Eingang positiver ist als der +Eingang

Ausgang negativ

Beide die gleiche Spannungen haben

Keine Ausgangsspannung


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Anwendungen

• Als Verstärker

• Als Bauelement zum Spannungsvergleich

• Analoger Integrierer

• Rechenwerk ( z.B. addieren & sub. )

• Impedanzwandler

• Signalgenerator ( z.B. sin, recht. , drei, )

• Und viele mehr


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Möglichkeiten

Die Beschaltung bestimmt die fkt.• (Je nach Beschaltung ändert sich die

Funktion)• Verstärkung und Vergleich von Signalen• Ausführen von mathematischen Operationen• Regelung von allen möglichen Vorgängen

(z.B. Steuerungen, Flip-Flops, Digitalisierung von Signalen )

• Ideale gesteuerte Spannungsquelle


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Kurze Geschichte• 1. OPV mit Hilfe von Elektronenröhren gebaut ( vor dem 2.

WK )• Wurde hauptsächlich für militärische Zwecke eingesetzt • Namen “Operational Amplifier“(name: um mathem.

Operationen in analog rechnern durchzuführen) (1947) von Prof. John Ragazzini (Columbia University - New York )

• Mit der Erfindung des Transistors auf Transistoren als Bauelemente umgestellt (mit allen ihren Vorteilen)

• Mit der Technik der IC- Fertigung (ab 1962) integrierte OPV´s• In den 60iger/70iger Jahren viel in Analogrechnen verwendet• Heute Hauptsächlich in der Analogtechnik verbreitet• (741 war der erste opv der als standard eingestzt wurde-.)


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EigenschaftenIdealer Operationsverstärker Parameter Realer Operationsverstärker

Unendlich Eingangswiderstand >1 MΩ bei bipolaren OPV

Null Eingangsruhestrom mA bei bipolaren OPV

Null Ω Ausgangswiderstand <10 Ω

Unendlich Frequenzbereich 0...>100 MHz

Null Offsetgrößen 1 µv bis 10 mv

Eingangsstrom femto a bis µa

Null Slewrate(max mögliche anstieg gechw. Des ausgangssignals. )

Etwa 0,1 bis über 600 V/s

Unendlich Spannungsverstärkung Einige tausende bis einige mil.


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BeschaltungenKomparator

Der OVP vergleicht U1 mit U2 und bei schon kleinsten Änderungen steuert erauf Grund des hohen Verstärkungsfaktors (100000) voll durch....(ohne R3)(Ua erreicht die versorgungs´grenze.)=voll durch


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Beschaltungen

Komparator mit Hysterese

Ist R3 zusätzlich eingebaut....Beispiel für Mitkopplung, (nicht entgegengesetzte Rückkopplung)-> Schmitt-TriggerNun Bildet sich ein Spannungsteiler zwischen R2 und R3 (R1 ist keine Pflicht,sollte aber gleich R2 sein (falls der OPV eben doch einen kleinen Strom zieht)


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Grundschaltungen

Invertierender Verstärker

aU eURR 12


12

GrundschaltungImpedanzwandler

ea UU


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GrundschaltungenNichtinvertierender Verstärker

)RR

(UU ea

12

1


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GrundschaltungenSummierverstärker / Addierer

)RU

RU

RU(RUa

3214

321


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GrundschaltungenDifferenzverstärker / Subtrahierer

)UU(RR

Ua 12

13

Quellen

-Wikipedia

-Script


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Operationsverstärker

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