Folien - Projektlabor
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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 60iger/70iger 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 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. 23. Mai . 2005 Operationsverstärker 8 Beschaltungen Komparator Der OVP vergleicht U1 mit U2 und bei schon kleinsten Änderungen steuert er auf Grund des hohen Verstärkungsfaktors (100000) voll durch.... (ohne R3) (Ua erreicht die versorgungs´grenze.)=voll durch 23. Mai . 2005 Operationsverstärker 9 Beschaltungen Komparator mit Hysterese Ist R3 zusätzlich eingebaut.... Beispiel für Mitkopplung, (nicht entgegengesetzte Rückkopplung) -> Schmitt-Trigger Nun 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) 23. Mai . 2005 Operationsverstärker 10 Grundschaltungen Invertierender Verstärker R2 Ue Ua R1 23. Mai . 2005 Operationsverstärker 11 Grundschaltung Impedanzwandler Ua Ue 23. Mai . 2005 Operationsverstärker 12 Grundschaltungen Nichtinvertierender Verstärker Ua Ue (1 23. Mai . 2005 Operationsverstärker R2 ) R1 13 Grundschaltungen Summierverstärker / Addierer U1 U2 U3 Ua R 4 ( ) R1 R 2 R 3 23. Mai . 2005 Operationsverstärker 14 Grundschaltungen Differenzverstärker / Subtrahierer Ua 23. Mai . 2005 Operationsverstärker R3 (U2 U1) R1 15 Quellen -Wikipedia -Script 23. Mai . 2005 Operationsverstärker 16
