Elektronische Bauelemente: Was sind Operationsverstärker?

Ein Operationsverstärker ist ein Super-empfindliche elektronische Verstärkerschaltung, die entworfen ist, die Differenz zweier Eingangsspannungen zu verstärken. Somit hat ein Operationsverstärker zwei Eingänge und einen Ausgang. Die Ausgangsspannung ist oft zehn oder sogar Hunderttausende Male größer ist als die Differenz der Eingangsspannungen.

Intern bestehen die einfachsten OPVs von mehreren Dutzend Transistoren und komplizierter Sorten haben viele mehr. Aber man kann die interne Schaltung ignorieren und behandeln sie nur als ein handliches Gerät, das Sie ohne zu verstehen, verwenden können, wie es funktioniert.

Im Folgenden wird die Funktion von jeder der Verbindungen in der schematischen Symbol dargestellt:

• +V und -V: Die Stromversorgung ist in der Regel + V und -V markierten über zwei Stifte vorgesehen. (Diese Stifte V werden können markiert_{s +} und V_s- statt.) Die meisten Operationsverstärker erfordern sowohl eine positive als auch eine negative Spannung Stromversorgung, mit Spannungen üblicherweise im Bereich von 6 V bis 18 V.

  Diese Art der Stromversorgung wird als ein Split-Versorgung. Das zeigt an, dass sowohl positive Spannung und eine negative Spannung erforderlich. 6 V, beispielsweise bedeutet, dass sowohl +6 V und -6 V erforderlich.

  Sie können durch die Verwendung von zwei Batterien angeschlossen einem Ende zum anderen eine geteilte Versorgung aufzubauen. Hier sind zwei 9-V-Batterien sind verbunden, um eine 9-V-Versorgung zu schaffen. Man beachte, dass die +9 V und -9 V gegenüber Erde gemessen werden, die sich zwischen den beiden Batterien zugegriffen

  

  Einige Operationsverstärker nicht Split-Spannungs-Stromversorgungen erfordern. Op-Amps, die einzelnen Stromversorgungen verwenden einen Masseanschluß anstelle eines -V Klemme.

• V_aus: Der Ausgang des Operationsverstärkers wird von der V genommen_aus Terminal. Die Spannung am Ausgangsanschluß kann positiv oder negativ sein, abhängig von der Spannungsdifferenz zwischen den beiden Eingangsanschlüssen. Die maximale Spannung beträgt in der Regel einige Volt kleiner als die Versorgungsspannung an der + V und -V-Terminals. Wenn also die Stromversorgung für einen Operationsverstärker 9 V ist, wird die maximale Ausgangsleistung ungefähr 7 V bzw. 8 V betragen

  Die meisten Operationsverstärker kann nur eine geringe Menge Strom durch den Ausgangsanschluss Griff - in der Regel in der Nähe von 25 mA oder weniger. Der Ausgang wird über einen externen Widerstand geleitet, bezeichnet R_L. Das andere Ende dieses Widerstands ist mit Masse verbunden. Somit wird der Ausgangsstrom, der den Operationsverstärker fließt, muß schließlich am Boden enden.

  

• V₊ und V_-: Die beiden Eingänge sind der V₊ und V_- Terminals. Zeichen innerhalb des Dreiecks - Diese Anschlüsse werden manchmal von + und identifiziert. Die Eingänge sind aufgerufen, Differenzeingänge da die Ausgangsspannung, die auf der V erscheint_aus Terminal, hängt von der Differenz zwischen der Spannung der Klemmen + und -.

  Für die meisten Operationsverstärker ist die maximal zulässige Eingangsspannung ein wenig kleiner als die maximale Stromversorgungsspannung. 12 V ist eine typische Grenze. Denken Sie aber daran, dass die Unterschied zwischen den beiden Eingangsspannungen ist das, was ein Operationsverstärker verstärkt. In vielen Fällen sind die beiden Eingangsspannungen sehr nahe, so dass der Unterschied sehr klein ist.

  Die Polarität des op-amp-Ausgang hängt von der Polarität der Differenz zwischen dem V₊ und V_- Eingänge. Wenn also V₊ größer als V_-, der Ausgang wird eine positive Spannung sein, aber wenn V₊ kleiner als V_-, der Ausgang eine negative Spannung sein.

  In vielen op-amp-Schaltungen ist ein Eingang mit Masse verbunden. Wenn der V₊ Eingang geerdet ist, die Ausgangspolarität ist immer entgegengesetzt der Polarität der Eingangsspannung an der V_-Terminal.

  Mit anderen Worten, eine negative Spannung auf V_-geben positive Spannung auf V_aus, und eine positive Spannung an V_-geben negative Spannung auf V_aus. Aus diesem Grund ist der V_-Eingang wird oft als die invertierenden Eingang weil seine Polarität in den Ausgang invertiert.

  Wenn auf der anderen Seite der V_- Eingang mit Masse verbunden ist, ist die Polarität des Ausgangs die gleiche wie die Polarität der Eingangsspannung V angewendet₊. Wenn also V₊ positiv ist, V_aus wird, wenn V Positiv-₊ negativ ist, V_aus wird negativ. Aus diesem Grund ist der V₊ Eingang heißt die nichtinvertierenden Eingang da ihre Polarität die gleiche ist in dem Ausgangs - dass die V ist,_-Eingangsspannung nicht invertiert.