Operationsverstärker

Der Lernende kann …

Der Lernende kann …

Der Lernende kann …

Bild 4.1.1 zeigt verschiedene Grundschaltungen. In den meisten Beispielen wird die Ausgangsspannung über ein Widerstandsnetzwerk so zurückgeführt, dass das Ausgangssignal auf das Eingangssignal schwächend oder verstärkend wirkt. Im ersten Fall spricht man von Gegenkopplung, im zweiten Fall von Mitkopplung.

Bild 5.1.1 zeigt das grundsätzliche Regelungsprinzip einer längsstabilisierten Spannungsquelle. Die Funktionsweise liegt darin, dass die Differenz aus transformierter und gleichgerichteter Eingangsspannung U_e und der gewünschten Ausgangsspannung U_a über einen steuerbaren Widerstand vernichtet wird. Diese Funktion wird von einem Leistungstransistor übernommen. Der Transistor ist regelungstechnisch das Stellglied. Wird über einen Lastsprung durch Veränderung des Widerstandes R_Last die Ausgangsspannung U_a beispielsweise kleiner, so wird über den Messumformer der Istwert x (Regelgröße) ebenfalls kleiner. Die Differenz zwischen Sollwert w (Führungsgröße) und Istwert x wird größer, so dass die Regelabweichung x_w (Regeldifferenz e) sich erhöht. Über einen Verstärker, dem sogenannten Regler, wird die Stellgröße y größer. Der Transistor wird weiter durchgesteuert. Die Ausgangsspannung U_a wird damit wieder soweit nachgeregelt, bis die Regelabweichung praktisch Null wird. Die Ausregelung orientiert sich immer nach dem Sollwert w, der sogenannten Referenzspannungsquelle. Sie wird im einfachsten Fall durch eine Z-Diode realisiert.

Die Kenngrößen eines OP_s können wir grob in vier Gruppen einteilen. Sie sollen zunächst kurz zusammengefasst werden. Später werden die wichtigen Kenngrößen noch näher beschrieben.

In Internetforen stellt sich häufig die Frage, inwieweit sind Operationsverstärker-ICs und Komparator-ICs miteinander austauschbar? Die Frage stellt sich aus mehreren Beweggründen. So sind die Schaltzeichen für Komparator-ICs und Operationsverstärker-ICs in den Datenblättern mit wenigen Ausnahmen in der Darstellung identisch und die Grundfunktion eines Verstärkers mit sehr hoher Verstärkung liegt ebenfalls vor. Hingegen ist der Preis von Standardkomparatoren in vielen Fällen wesentlich günstiger.

Mit der allgegenwärtigen Verfügbarkeit von leistungsfähigen Computern, ist die Verwendung von Netzwerkanalyseprogrammen für Lernende geradezu ein Muss geworden. Erst das eigene Experimentieren mit elektronischen Schaltungen auf dem PC bringt unschätzbare Einsichten in die Schaltungsfunktion. Nur hier gelingt es, zeitökonomisch Bauteile zu verändern, hinzuzufügen und die Funktionsanalyse direkt bereitzustellen. Erst wenn die Funktionsanalyse die eigenen Vorstellungen bestätigt oder es möglich ist, die Funktionsänderungen so zu interpretieren, dass sie mit den eigenen Theorievorstellungen in Einklang zu bringen sind, nur dann befähigt man sich zu sachlogische Einsichten in die Funktionszusammenhänge von elektronischen Schaltungen.