Experimentelle Übungen für Fortgeschrittene
im Institut für Angewandte Physik

Operationsverstärker

Inhalt:

Ein Operationsverstärker ist ein gleichspannungsgekoppelter Differenzverstärker mit einem positiven (nichtinvertierenden) und einem negativen (invertierenden) Eingang sowie einem Ausgang. Ein Operationsverstärker verstärkt die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Eingängen. Im Idealfall hängt die Wirkungsweise eines Operationsverstärkers nur von der äußeren Beschaltung ab. Da die Verstärkung eines Operationsverstärkers in linearen Schaltungen sehr hoch ist, wird diese über eine Gegenkopplung angepasst, indem ein Teil der Ausgangsspannung z.B. über einen Widerstand auf den invertierenden Eingang gegeben wird. Leitet man dagegen einen Teil der Ausgangsspannung auf den nichtinvertierenden Eingang zurück, erreicht man eine Mitkopplung und man kann Frequenzgeneratoren oder Kippschaltungen realisieren. Operationsverstärker gehören zu den wichtigsten Bausteinen der Analog-Elektronik und werden z.B. in der Mess- und Regeltechnik, Nachrichtentechnik und Unterhaltungs-Elektronik eingesetzt.

In diesem Versuch werden typische Eigenschaften von Operationsverstärkern untersucht und ausgewählte lineare und nichtlineare Schaltungen aufgebaut. Charakteristische Eigenschaften realer Operationsversärker sind z.B. der Frequenzgang der Leerlaufverstärkung und eine nicht verschwindende Gleichtaktverstärkung. Mathematische Operationen wie die Addition und Integration lassen sich einfach mit Operationsverstärkern durchführen. Zu den nichtlinearen Schaltungen zählen z.B. Komparatoren und Frequenz-Generatoren.

Kenntnisse / Stichwörter zur Vorbereitung: Unterschiede zwischen einem realen und einem idealen Operationsverstärker Leerlaufverstärkung, Abhängigkeit von der Frequenz, Bode-Diagramm Gleichtaktverstärkung, Offsetspannung, Offsetströme Invertierende und nichtinvertierende Verstärkerschaltung Gegenkopplung, Mitkopplung Lineare Schaltungen: Addierer, Subtrahierer, Integrator, Bandpassfilter Nichtlineare Schaltungen: Schmitt-Trigger, Multivibrator Literatur und Links: Hering, Bressler, Gutekunst: Elektronik für Ingenieure, Springer, 2001 Kapitel 8 Analoge integrierte Schaltungen Weddigen, Jüngst: Elektronik, Springer, 1993 Kapitel 9 Der integrierte Operationsverstärker Kapitel 10 Weitere Schaltungen mit Operationsverstärkern Rohe: Elektronik für Physiker, Teubner Studienbücher, 1983 Kapitel 3 Schaltungen mit Operationsverstärkern Kapitel 4 Anwendungen Tietze, Schenk: Halbleiter-Schaltungstechnik, Springer, 2002 Kapitel 5 Operationsverstärker Das Elektronik-Kompendium: Operationsverstärker batronix.com: Grundlagen der Operationsverstärker

Zuletzt geändert am 01.07.2004