REFERAT: OPERATIONSVERSTÄRKER

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1 ORIGINALE PLASTIK VERPACKUNG REFERAT: OPERATIONSVERSTÄRKER Marcel Opitz

2 Inhalt Grundlegender Aufbau Innerer Aufbau Kennwerte des OPV Grundschaltungen Mitkopplung, Gegenkopplung Invertierender Verstärker Nicht invertierender Verstärker Impedanzwandler/ Spannungsfolger Umkehraddierer Subtrahierer Tiefpass Hochpass Tief-, Hochpass höherer Ordnung Bandpass, Bandsperre 1.Ordnung Invertierender Schmitt-Trigger Nichtinvertierender Schmitt-Trigger Weitere Schaltungen Praxis Offset Frequenzkompensation Gleichtaktunterdrückung Weiter wichtige Daten Zusammenfassung Literatur 2

3 Inhalt Grundlegender Aufbau Innerer Aufbau Kennwerte des OPV Grundschaltungen Mitkopplung, Gegenkopplung Invertierender Verstärker Nicht invertierender Verstärker Impedanzwandler/ Spannungsfolger Umkehraddierer Subtrahierer Tiefpass Hochpass Tief-, Hochpass höherer Ordnung Bandpass, Bandsperre 1.Ordnung Invertierender Schmitt-Trigger Nichtinvertierender Schmitt-Trigger Weitere Schaltungen Praxis Offset Frequenzkompensation Gleichtaktunterdrückung Weiter wichtige Daten Zusammenfassung Literatur 3

4 Grundlegender Aufbau Abbildung 01 Abbildung 02 4

5 Grundlegender Aufbau Invertierender Eingang, nicht invertierender Eingang Ausgang Versorgungsspannung 5

6 Grundlegender Aufbau Invertierender Eingang, nicht invertierender Eingang Ausgang Versorgungsspannung Abbildung 04 Abbildung 03 6

7 Innerer Aufbau Abbildung 05 7

8 Inhalt Grundlegender Aufbau Innerer Aufbau Kennwerte des OPV Grundschaltungen Mitkopplung, Gegenkopplung Invertierender Verstärker Nicht invertierender Verstärker Impedanzwandler/ Spannungsfolger Umkehraddierer Subtrahierer Tiefpass Hochpass Tief-, Hochpass höherer Ordnung Bandpass, Bandsperre 1.Ordnung Invertierender Schmitt-Trigger Nichtinvertierender Schmitt-Trigger Weitere Schaltungen Praxis Offset Frequenzkompensation Gleichtaktunterdrückung Weiter wichtige Daten Zusammenfassung Literatur 8

9 Kennwerte des OPV Ideal Reell Hohe Verstärkung Großer Eingangswiderstand Kleiner Ausgangswiderstand Ω 0Ω Ω Ω Ausgangsstrom A max. 100mA Aussteuerungsbereich U B + U B etwas weniger als U B Betriebsspannung keine ±2V ±18V Temperaturabhängigkeit, Alterungsverhalten keine vorhanden Abbildung 06 9

10 Kennwerte des OPV Abbildung 07 10

11 Inhalt Grundlegender Aufbau Innerer Aufbau Kennwerte des OPV Grundschaltungen Mitkopplung, Gegenkopplung Invertierender Verstärker Nicht invertierender Verstärker Impedanzwandler/ Spannungsfolger Umkehraddierer Subtrahierer Tiefpass Hochpass Tief-, Hochpass höherer Ordnung Bandpass, Bandsperre 1.Ordnung Invertierender Schmitt-Trigger Nichtinvertierender Schmitt-Trigger Weitere Schaltungen Praxis Offset Frequenzkompensation Gleichtaktunterdrückung Weiter wichtige Daten Zusammenfassung Literatur 11

12 Gegenkopplung Abbildung 08 12

13 Mitkopplung Abbildung 09 13

14 Invertierender Verstärker V = U a U e = R 2 R 1 Abbildung 10 14

15 Nicht invertierender Verstärker V = 1 + R 2 R 1 Abbildung 11 15

16 Impedanzwandler/ Spannungsfolger U a = U e Abbildung 12 16

17 Umkehraddierer U a = U 1 R R 1 + U 2 R R U m R R m Abbildung 13 17

18 Subtrahierer U a = α U 2 U 1 Abbildung 14 18

19 Tiefpass H(s) = V src V = 1 + R 2 R 1 Abbildung 15 H(s) = V sr 2 C V = R 2 R 1 Abbildung 16 19

20 Hochpass H(s) = V src 1 + src V = 1 + R 2 R 1 Abbildung 17 H(s) = V sr 1 C 1 + sr 1 C V = R 2 R 1 Abbildung 18 20

21 Tief-, Hochpass höherer Ordnung Tiefpass 2. Ordnung (Hochpass 2. Ordnung Analog) Abbildung 19 21

22 Bandpass, Bandsperre 1.Ordnung Bandpass: f HP < f TP Bandspeere: f TP < f HP V = R 2 R 1 f 1 = f HP = 1 2π R 1 C 1 Abbildung 20 f 2 = f TP = 1 2π R 2 C 2 22

23 Invertierender Schmitt-Trigger Abbildung 25 Einschaltschwelle: U e ein = R 1 R 1 + R 2 U a min Ausschaltschwelle: U e aus = R 1 R 1 + R 2 U a max 23

24 Nichtinvertierender Schmitt-Trigger Abbildung 26 Einschaltschwelle: U e ein = R 1 R 2 U a min Ausschaltschwelle: U e aus = R 1 R 2 U a max 24

25 Weitere Schaltungen Integrator Differenzierer Logarithmierer Komparator 25

26 Inhalt Grundlegender Aufbau Innerer Aufbau Kennwerte des OPV Grundschaltungen Mitkopplung, Gegenkopplung Invertierender Verstärker Nicht invertierender Verstärker Impedanzwandler/ Spannungsfolger Umkehraddierer Subtrahierer Tiefpass Hochpass Tief-, Hochpass höherer Ordnung Bandpass, Bandsperre 1.Ordnung Invertierender Schmitt-Trigger Nichtinvertierender Schmitt-Trigger Weitere Schaltungen Praxis Offset Frequenzkompensation Gleichtaktunterdrückung Weiter wichtige Daten Zusammenfassung Literatur 26

27 Offset Abbildung 03 Abbildung 22 Abbildung 21 27

28 Frequenzkompensation V = U a U e = R 2 R 1 Abbildung 10 f T Transitfrequenz Amplitudenrand Phasenrand Abbildung 23 28

29 Gleichtaktunterdrückung Abbildung 24 29

30 Weitere wichtige Kenndaten Umgebungstemperatur Anstiegsgeschwindigkeit Kurzschlussfest Überspannungsschutz Rauschen 30

31 Inhalt Grundlegender Aufbau Innerer Aufbau Kennwerte des OPV Grundschaltungen Mitkopplung, Gegenkopplung Invertierender Verstärker Nicht invertierender Verstärker Impedanzwandler/ Spannungsfolger Umkehraddierer Subtrahierer Tiefpass Hochpass Tief-, Hochpass höherer Ordnung Bandpass, Bandsperre 1.Ordnung Invertierender Schmitt-Trigger Nichtinvertierender Schmitt-Trigger Weitere Schaltungen Praxis Offset Frequenzkompensation Gleichtaktunterdrückung Weiter wichtige Daten Zusammenfassung Literatur 31

32 Zusammenfassung Grundlegender Aufbau & Innerer Aufbau Unterschied idealer und reeller OPV Grundschaltungen Invertierender -, Nicht invertierender Verstärker Impedanzwandler/ Spannungsfolger Umkehraddierer, Subtrahierer Tiefpass, Hochpass & höherer Ordnungen Bandpass, Bandsperre 1.Ordnung Invertierender -, Nichtinvertierender Schmitt-Trigger Praxis Offset Frequenzkompensation Gleichtaktunterdrückung 32

33 Inhalt Grundlegender Aufbau Innerer Aufbau Kennwerte des OPV Grundschaltungen Mitkopplung, Gegenkopplung Invertierender Verstärker Nicht invertierender Verstärker Impedanzwandler/ Spannungsfolger Umkehraddierer Subtrahierer Tiefpass Hochpass Tief-, Hochpass höherer Ordnung Bandpass, Bandsperre 1.Ordnung Invertierender Schmitt-Trigger Nichtinvertierender Schmitt-Trigger Weitere Schaltungen Praxis Offset Frequenzkompensation Gleichtaktunterdrückung Weiter wichtige Daten Zusammenfassung Literatur 33

34 Literatur: Bücher Klaus Tkotz: Fachkunde Elektrotechnik. 24 Aufl. Europa ff Dr. Michael Dzieia: Tabellenbuch Informatik Geräte und Systemtechnik. 2.Aufl. Westermann S.107ff Prof. Dr.-Ing. Reinhold Orglmeister: Analog- und Digitalelektronik. Skript. TU-Berlin S.1ff 34

35 Literatur: Internetseiten Wiki: Operationsverstärker: rker VIAS-Bibliothek: ung.html Martin Hahn Fragebogen 06: Industrielle Elektronik: 35

36 Literatur: Abbildungen Abb.1-4 Wiki: Operationsverstärker: Abb.5-7, 10-19, 21, Prof. Dr.-Ing. Reinhold Orglmeister: Analog- und Digitalelektronik. Skript. TU-Berlin S.1ff Abb.8, 9, 22 VIAS-Bibliothek: Abb.20, 22 Mikrocontroller.net:

37 FRAGEN? 37

38 DANKE FÜR DIE AUFMERKSAMKEIT! 38