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Operationsverstärker

Universelles aktives Bauelement der analogen Schaltungstechnik (Analogtechnik), das aufgrund seines großen Eingangs- und kleinen Ausgangswiderstands sowie seiner extrem großen Offenschleifenverstärkung den Aufbau verschiedenartigster Schaltungen durch eine äußere Beschaltung gestattet. Die Bezeichnung kommt aus der Analogrechentechnik. Hier wurden durch die stets notwendige variable äußere Beschaltung die algebraischen Rechenoperationen realisiert. Heute ist der O. als monolithisch integrierter Schaltkreis (IS, monolithische) ein zentrales Bauelement der Analogtechnik. Der Eingangswiderstand liegt etwa bei 50 kQ, der Ausgangswiderstand ist kleiner als 100Q, und die Offenschleifenverstärkung beträgt etwa 80 bis 100 dB. Die monolithischen 0. sind gleichspannungsgekoppelte Verstärkerstrukturen mit Differenzeingangsstufe (Differenzverstärker) und unsymmetrischem Ausgang, die durch eine geteilte Versorgungsspannung betrieben werden. Weitere wesentliche Qualitätsparameter von O. sind Offset, » Rauschzahl, Slew-Rate, Gleichtaktunterdrückung und Verstärkungs-Bandbreite-Produkt. Elektronik, Halbleiterphysik, OPV, universelles Verstärkerbauelement in integrierter Schaltungstechnik. In der Regel besteht der OPV aus drei gleichspannungsgekoppelten Stufen: einem Differenzverstärker als Eingangsstufe, einem Zwischenverstärker sowie einem Leistungverstärker als Endstufe. Er besitzt zwei Eingänge. Bei tiefen Frequenzen ist der eine (nichtinvertierender Eingang, Plus-Eingang) in Phase mit dem Ausgang, und der andere (invertierender Eingang, Minus-Eingang) gegenphasig zum Ausgang. Der Ausgang kann bei positiver und negativer Versorgungsspannung zu Null symmetrische Spannungen abgeben. Für den Betrieb des OPV müssen die verschiedenen Eigenschaften berücksichtigt werden: Leerlaufverstärkung, Gleichtaktunterdrückung, Eingangswellenwiderstand, Abschlusswiderstand, Frequenzgang, Slewrate. Für den Einsatz des OPV muss eine äussere Beschaltung angebracht werden, die in den meisten Fällen eine Gegenkopplung (Zurückführung eines Teiles des Ausgangssignales auf den Minus-Eingang) enthält. Die einfachsten Schaltungen sind der nichtinvertierende Verstärker und der invertierende Verstärker.

 

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