Nicht invertierender Operationsverstärker

Mach ein kleines Signal größer

Op amp steht für operational amplifier, Operationsverstärker: versorgte Schaltung, die zwei Eingänge vergleicht. Negative Rückkopplung führt einen Ausgangsanteil zum subtrahierenden Eingang. Nicht invertierend bewahrt das Vorzeichen. Verstärkung ist das Spannungsverhältnis; Begrenzung beschneidet den Ausgang an einer Versorgungsschiene. Av bezeichnet die lineare Spannungsverstärkung in V/V: Volt am Ausgang pro Volt am Eingang, vor Begrenzung.

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EXPERIMENTIERTISCH

Ändere die Schaltungseinstellungen, sage die Messwerte voraus und prüfe eine Aufgabe. Dies sind Lernmodelle; die Annahmen werden in jeder Lektion erklärt.

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So funktioniert es

Ideale 0–5 V Versorgung, Eingangsstrom null, Ausgang bis zu beiden Schienen. Reale Geräte begrenzen Eingangsbereich, Ausgangshub, Geschwindigkeit und Strom. Kein Hardwaretest.

Geforderter Vout = Vin × (1 + Rf/Rg). Vin ist Signal, Rf Rückkopplungswiderstand, Rg Widerstand zur Masse, dem 0 V Bezug. Rückkopplungsspannung = Vout × Rg/(Rg + Rf). Nur im linearen Bereich ist sie gleich Vin.

Schwierigkeit

Aufbauen · Beobachte
Schalte mit Eingang 0.5 V und beiden Widerständen 10 kΩ ein. Lies Ausgang 1 V.
Brauchst du einen Tipp?
0.5 V; Rg = Rf = 10 kΩ → 1 V
Erforschen · Stelle ein
Erziele bei Eingang 0.2 V einen Ausgang von 0.95–1.05 V ohne Begrenzung.
Brauchst du einen Tipp?
0.2 V; Rg 10 kΩ; Rf 40 kΩ → 1 V
Selbst lösen · Entdecke die Grenze
Wähle bei Eingang 1 V Verstärkung mindestens 6. Beobachte Ausgang 5 V und einen Rückkopplungseingang ungleich 1 V.
Brauchst du einen Tipp?
1 V; Rg 5 kΩ; Rf 25 kΩ → gefordert 6 V, tatsächlich 5 V

Zusatzwissen und Schaltungsrezepte