Generell verwendet man Operationsverstärker für Elektronik-Schaltungen, wo sie, im Zusammenspiel mit Widerständen und anderen Bauteilen, verschiedene Funktionen erfüllen können: Zum Verstärken von Signalen. Um Signale zu integrieren oder zu schalten. Um Spannungen zu addieren.Ein Operationsverstärker ist ein gleichspannungsgekoppelter Differenzverstärker mit einem posi- tiven (nichtinvertierenden) und einem negativen (invertierenden) Eingang sowie einem Ausgang. Ein Operationsverstärker verstärkt die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Eingängen.Aufbau und Varianten
| Spannungs-Ausgang | Strom-Ausgang | |
|---|---|---|
| Spannungs-Eingang | Spannungs-Verstärker (Normalfall) VV-OPV (engl. VFA) | Transkonduktanz-Verstärker VC-OPV (engl. OTA) |
| Strom-Eingang | Transimpedanz-Verstärker CV-OPV (engl. CFA) | Strom-Verstärker CC-OPV (engl. uneinheitl.) |
Warum braucht man einen impedanzwandler : Der Impedanzwandler
Machen wir, um die Funktionsweise zu verdeutlichen, ein Gedankenexperiment ausgehend vom idealen Operationsverstärker: Gehen wir davon aus, daß sämtliche Spannungen, außer der Versorgungsspannung, auf Massepotential liegen. Am Eingang gibt es keine Differenz und die Schaltung tut überhaupt nichts.
Was ist ein Operationsverstärker einfach erklärt
Operationsverstärker einfach erklärt
Ein Operationsverstärker ist ein elektronischer Verstärker. Er ist mit Gleichspannung gekoppelt und hat eine sehr hohe Verstärkung. Abhängig von der Beschaltung des Operationsverstärkers , führt dieser verschiedene mathematische Operationen mit eingehenden Signalen aus.
Wie ist ein OPV aufgebaut : Ein Operationsverstärker (OPV) oder auch Operation Amplifier (OP AMP) besitzt zwei Eingänge, wobei lediglich die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Eingängen verstärkt wird. Die beiden Eingänge sind mit Plus (+) und Minus (-) gekennzeichnet. Ein Signal am Plus-Eingang wird phasengleich am Ausgang wiedergegeben.
Ein Operationsverstärker verstärkt den Differenzspannungs-Eingang über zwei Eingangsleitungen (nichtinvertierender und invertierender Eingang) und gibt diesen verstärkten Wert als Ausgangsspannung aus.
In der Elektrotechnik ist der Impedanzwandler eine elektrische Baugruppe, ein Vierpol, der die elektrische Impedanz (den Wechselstromwiderstand) einer Quelle an die eines Verbrauchers anpasst.
Was gibt die Impedanz an
Impedanz ist ein Begriff aus der Elektrotechnik, der den Widerstand von elektrischen Schaltkreisen gegenüber Wechselstrom beschreibt. Sie berücksichtigt sowohl den ohmschen Widerstand als auch die Phasenverschiebung durch Kapazität oder Induktivität.Ein Komparator ist ein Bauelement, das zwei Eingänge besitzt, von denen einer invertiert und einer nicht invertiert ist. Es vergleicht die beiden Eingangsspannungen und schaltet den Ausgang des Komparators entsprechend um.Betriebsverhalten der OPV
Die Operationsverstärker werden praktisch immer mit Rückkopplung betrieben, d.h., dass ein Teil des Ausgangssignals auf den Eingang zurückgeführt wird. Wegen der hohen Verstärkung arbeitet man grundsätzlich mit einer Gegenkopplung, führt also das Signal auf den invertierenden Eingang zurück.
Der ideale Operationsverstärker hat Eigenschaften, die in der Realität nicht einfach umzusetzen sind. Er hat einen unendlich große Verstärkungsfaktor, einen unendlich großen Eingangswiderstand, einen Ausgangswiderstand gleich Null und einen Frequenzbereich von Null bis unendlich.
Was passiert bei falscher Impedanz : Laut Ohm'schem Gesetz gilt: Je niedriger die Impedanz eines Lautsprechers, desto mehr Strom wird vom Verstärker bereitgestellt. Wenn zu viel Strom fließt, kann dies aber zu Klangeinbußen führen und sogar dazu, dass eine Sicherheitsschaltung den Verstärker wegen Überhitzung abschaltet.
Was klingt besser 4 oder 8 Ohm : Ein 4-Ohm-Lautsprecher benötigt mehr Leistung von einem Verstärker als ein 8-Ohm-Lautsprecher, um die gleiche Lautstärke zu erzeugen. Das liegt am Verhältnis zwischen Spannung, Strom und Widerstand in elektronischen Schaltkreisen.
Wann schaltet ein OPV
OPV-Komparatorschaltung
Wenn wir die Eingangsspannung VIN nochmals reduzieren, so dass sie geringfügig unter der Referenzspannung liegt, schaltet der Ausgang des Operationsverstärkers auf seine negative Sättigungsspannung zurück, die als Schwellwertdetektor fungiert.
Komparator im professionellen Einsatz
Das ist nichts anderes als ein Operationsverstärker ohne (interne) Frequenzgangkompensation.Rückkopplung, feedback, allgemeines Prinzip, bei dem das Ergebnis eines Prozesses wieder auf den ursprünglichen Prozeß einwirkt: Ein Teil des Ausgangssignales eines Systems wird auf den Eingang zurückgeführt. Dadurch werden die Eigenschaften des Systems verändert.
Wie kommt eine Rückkopplung zustande : Als akustische Rückkopplung bezeichnet man einen Audio-Effekt, der dadurch zustande kommt, dass ein Schallempfänger (z. B. ein Mikrofon) sein eigenes verstärktes Ausgangssignal, das über beispielsweise einen Lautsprecher eines anderen Gerätes, das diesen Signal empfängt, wiedergegeben wird, erneut aufnimmt.