TU Berlin / Projektlabor / Gruppe 1 Netzteil 30.04.2015 Tutor: Paul Hollmann
Martin Johannes Hagemeier
Operationsverstärker
1. Schaltzeichen:
mit
Versorgungsanschlüssen
ohne
Versorgungsanschlüsse
nach DIN 40900
Abkürzungen: OP, OV, OPV, OpVer, OpAmp, OA
2. Ersatzschaltbild des idealen OPV:
→
gesteuerte Spannungsquelle𝑈
𝑎= 𝑈
𝐷∙ 𝐺
3. Elektrische Anschlüsse:
1. P-Eingang (nichtinvertierender Eingang) 2. N-Eingang (invertierender Eingang) 3. Ausgang
4. positive Spannungsversorgung 5. negative Spannungsversorgung
(Typische
Versorgungsspannungen:
±5𝑉 , ±12𝑉 , ±15𝑉)
4.
Kennlinie
Die Kennlinie des OPV (siehe rechts) zeigt für Differenzspannungen 𝑈𝐷 = (𝑈𝑃− 𝑈𝑁), welche
größer als die Versorgungspannung sind, keine Verstärkung. Für den Bereich in dem die Differenzspannung zwischen der positiven und negativen Versorgungsspannung liegt, ist die Verstärkung idealerweise unendlich groß.
[1] [1]
[1]
[2]
[3]
5.
Beispielrechnung für Schaltungen mit einem OPV
1. Impedanzwandler:
Ansatz mit 𝑈𝑎 = 𝐺 ∙ 𝑈𝐷 und 𝑈𝑃 = 𝑈𝑒 sowie 𝑈𝑁 = 𝑈𝑎. 𝑈𝑎 = 𝐺 ∙ (𝑈𝑃− 𝑈𝑁)
𝑈𝑎 = 𝐺 ∙ (𝑈𝑒− 𝑈𝑎) |/𝑈𝑎 1 = 𝐺 ∙ (𝑈𝑒
𝑈𝑎− 1) |/𝐺 1
𝐺 = 𝑈𝑒 𝑈𝑎− 1
𝑈𝑒 𝑈𝑎 = 1
𝐺+ 1
|
𝑙𝑖𝑚𝐺→∞
𝑈𝑒 𝑈𝑎 = 1 𝑈𝑎 = 𝑈𝑒
2. Nichtinvertierender Verstärker:
Ansatz mit 𝑈𝑎 = 𝐺 ∙ 𝑈𝐷 und 𝑈𝑃 = 𝑈𝑒 sowie 𝑈𝑁 = 𝑈𝑎∙ 𝑅1
𝑅1+𝑅2 (Spannungsteiler).
𝑈𝑎 = 𝐺 ∙ 𝑈𝐷
𝑈𝑎 = 𝐺 ∙ (𝑈𝑃− 𝑈𝑁) 𝑈𝑎 = 𝐺 ∙ (𝑈𝑒− 𝑈𝑎∙ 𝑅1
𝑅1+𝑅2) |/𝑈𝑎 1 = 𝐺 ∙ (𝑈𝑒
𝑈𝑎− 𝑅1
𝑅1+𝑅2) |/𝐺 1
𝐺 = 𝑈𝑒
𝑈𝑎− 𝑅1 𝑅1+ 𝑅2
𝑈𝑒 𝑈𝑎 = 1
𝐺+ 𝑅1
𝑅1+𝑅2
|
𝑙𝑖𝑚𝐺→∞
𝑈𝑒
𝑈𝑎 = 𝑅1 𝑅1 + 𝑅2 𝑈𝑎 = 𝑈𝑒∙𝑅1+ 𝑅2
𝑅1 = 𝑈𝑒∙ (1 +𝑅2 𝑅1)
Quellen:
[1] Patrick Schnabel: Elektronik-Fibel. 2012 [2] www.de.wikipedia.org/wiki/Operationsverstärker [3] http://www.tech-edv.co.at/Diplomarbeit/HTML/node52.html
[2]
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