Operationsverstrker Fatih Kocak Fakultt IV Elektrotechnik und Informatik

Operationsverstärker Fatih Kocak Fakultät IV (Elektrotechnik und Informatik) Technische Universität Berlin Betreuer : Holger Gaul 23. Mai. 2005 Operationsverstärker 1

Gliederung • Was ist ein Operationsverstärker (OPV) kurzer Abriss über die Funktion Anwendung Möglichkeiten • Kurze Geschichte • Funktionsweise • Eigenschaften • Beschaltungen • Grundschaltungen 23. Mai. 2005 Operationsverstärker 2

23. Mai. 2005 Operationsverstärker 3

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 23. Mai. 2005 Operationsverstärker 4

Anwendungen • • Als Verstärker Als Bauelement zum Spannungsvergleich Analoger Integrierer Rechenwerk ( z. B. addieren & sub. ) Impedanzwandler Signalgenerator ( z. B. sin, recht. , drei, ) Und viele mehr 23. Mai. 2005 Operationsverstärker 5

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 23. Mai. 2005 Operationsverstärker 6

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 60 iger/70 iger Jahren viel in Analogrechnen verwendet Heute Hauptsächlich in der Analogtechnik verbreitet (741 war der erste opv der als standard eingestzt wurde-. ) 23. Mai. 2005 Operationsverstärker 7

Eigenschaften Idealer Operationsverstärker Parameter Realer Operationsverstärker Unendlich Eingangswiderstand >1 MΩ bei bipolaren OPV Null Eingangsruhestrom m. A 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. 23. Mai. 2005 Operationsverstärker 8

Beschaltungen Komparator Der OVP vergleicht U 1 mit U 2 und bei schon kleinsten Änderungen steuert er auf Grund des hohen Verstärkungsfaktors (100000) voll durch. . (ohne R 3) (Ua erreicht die versorgungs´grenze. )=voll durch 23. Mai. 2005 Operationsverstärker 9

Beschaltungen Komparator mit Hysterese Ist R 3 zusätzlich eingebaut. . Beispiel für Mitkopplung, (nicht entgegengesetzte Rückkopplung) -> Schmitt-Trigger Nun Bildet sich ein Spannungsteiler zwischen R 2 und R 3 (R 1 ist keine Pflicht, sollte aber gleich R 2 sein (falls der OPV eben doch einen kleinen Strom zieht) 23. Mai. 2005 Operationsverstärker 10

Grundschaltungen Invertierender Verstärker 23. Mai. 2005 Operationsverstärker 11

Grundschaltung Impedanzwandler 23. Mai. 2005 Operationsverstärker 12

Grundschaltungen Nichtinvertierender Verstärker 23. Mai. 2005 Operationsverstärker 13

Grundschaltungen Summierverstärker / Addierer 23. Mai. 2005 Operationsverstärker 14

Grundschaltungen Differenzverstärker / Subtrahierer 23. Mai. 2005 Operationsverstärker 15

Quellen -Wikipedia -Script 23. Mai. 2005 Operationsverstärker 16