Operationsverstärker: Beschreibung, Funktionsprinzip, Anwendung

Die analoge Elektronik ist einer der wichtigsten Teile der Elektrotechnik, die zu einem Sprungbrett zum Umschalten von Widerständen, Rheostaten und Amperemaschinen zur digitalen "Messung" geworden ist. Mit Kombinationen von vielen elektrischen Komponenten und bilden komplexe Schaltungen, analoge Elektronik erlaubt mit ihren Leistungen, um die einfachsten digitalen elektrischen Geräten zu kompilieren. Heute ist die analoge Elektronik die Basis für die Schaltungen von anspruchsvollen modernen Elektrogeräten.

Eines der Geräte der analogen Elektronik ist ein Operationsverstärker, bei dem es sich um eine komplexe, mehrstufige Schaltung mit Halbleitern handelt. In integraler Form hat dieses Gerät zwei Eingänge, die sich gegenseitig invertieren. Es ist bemerkenswert, dass eine der Eigenschaften der inversen Signalempfangseinheit ein großer Wert der Verstärkung ist.

Das integrierte Design bedeutet, dass der Operationsverstärker in den Arbeitsblöcken des Chips spezialisiert ist. Im Schaltungsentwurf erhielt dieses Gerät, wie alle anderen Elemente, eine besondere Bezeichnung. In Operationsdiagrammen wird in der Regel der Operationsverstärker als großes Dreieck bezeichnet. Doch vor kurzem finden Sie ein alternatives Symbol für den Verstärker – ein Rechteck mit einem kleinen Dreieck im Inneren. Wahrscheinlich wird eine solche Bezeichnung eingeführt, um das Bild der Vorrichtung in den Strukturdiagrammen zu vereinfachen .

Der Einsatz von Operationsverstärkern ist heute sehr vielfältig. Diese mehrstufigen Instrumente werden in einer Vielzahl von Verstärkern für verschiedene Signale verwendet. Darüber hinaus wird der Operationsverstärker häufig in elektrischen Signalgeneratoren sowie in Frequenzfiltern für den Audiobereich eingesetzt. Darüber hinaus ist der Verstärker in den Schemata von Steuerungssystemen vieler physikalischer Größen (insbesondere bei Wetterstationen) zu einer unentbehrlichen Vorrichtung geworden.

Das Funktionsprinzip des Operationsverstärkers wird oft mit den Apothekengewichten verglichen, deren Pfeil von der Seite abweicht, wo die Last am Kelch am größten ist. Nur für den Operationsverstärker muss man einen der Cups mit dem Vorzeichen "+", dem zweiten – "-" markieren und den Messwert mit Volt anstelle von Gramm ersetzen. So vergleicht der Verstärker das Spannungsmodul an einem und dem zweiten Eingang. Ist die Potentialdifferenz an der direkten Eingabe größer als auf der inversen, so bildet die Ausgabe eine positive Spannung (ansonsten negative Spannung).

Rückkehr zur Bezeichnung von Operationsverstärkern nach dem Prinzip der elektrischen Schaltungen, ist es erwähnenswert, dass die direkte Eingabe oft mit dem Zeichen "+" und dem inversen "-" bezeichnet wird. Solche Symbole werden aber nicht immer benutzt! Manchmal sind bei den Schemata die Zeichen an den Eingängen nicht gesetzt, sondern die inverse Eingabe ist in Form eines kleinen Kreises markiert.

Um die Empfindlichkeit des Operationsverstärkers auf die technischen Schwankungen des elektrischen Eingangssignals zu reduzieren, wird ein OOS in die Operationsverstärker-negative Rückkopplung eingegeben. Durch die Verwendung einer solchen Schaltungskomponente als Ausgangsanschluss mit inversem Eingang über einen speziellen Widerstand werden geringfügige Abweichungen vom vorgegebenen Eingangssignal vom Operationsverstärker im Betrieb nicht berücksichtigt.

Manchmal, für den Betrieb eines Operationsverstärkers, verwendet die prinzipielle Schaltungsanordnung von komplexen Vorrichtungen eine positive Rückkopplung, bei der der positive Eingang und der Ausgang über einen dedizierten Widerstand verbunden sind. Bei positiver Rückmeldung erscheint ein interessanter Nebeneffekt – die "Hystereseschleife".

Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass Operationsverstärker sowohl für unipolare als auch für bipolare Stromversorgungen eingesetzt werden.