Grundkonfigurationen von Operationsverstärkern: Erfahren Sie die verschiedenen Schaltungen, ihre Eigenschaften und Anwendungen in der praktischen Elektronik.
Was sind die Grundkonfigurationen von Operationsverstärkern?
Operationsverstärker (OpAmps) sind universelle Bausteine in der Elektronik und finden in vielen Anwendungen Verwendung, von der Signalverstärkung über Filter bis hin zu Rechenoperationen. Die grundlegenden Konfigurationen von Operationsverstärkern sind entscheidend, um ihre Funktionsweise zu verstehen und sie effektiv in Schaltungen einzusetzen. In diesem Artikel konzentrieren wir uns auf die drei wichtigsten Grundkonfigurationen: den invertierenden Verstärker, den nicht-invertierenden Verstärker und den Differenzverstärker.
1. Invertierender Verstärker
Der invertierende Verstärker kehrt das Eingangssignal um und verstärkt es. Die Schaltung besteht aus einem Widerstand \( R_{in} \) in Reihe mit dem Eingangssignal und einem Rückkopplungswiderstand \( R_f \) zwischen dem Ausgang und dem invertierten Eingang des OpAmps.
\[
A_v = -\frac{R_f}{R_{in}}
\]
2. Nicht-invertierender Verstärker
Der nicht-invertierende Verstärker verstärkt das Eingangssignal, ohne dessen Phase zu ändern. Das Eingangssignal wird dabei an den nicht-invertierenden Eingang des OpAmps gelegt, während der invertierende Eingang über einen Widerstand \( R_f \) mit dem Ausgang verbunden ist und gleichzeitig mit einem weiteren Widerstand \( R_g \) zur Masse geführt wird.
\[
A_v = 1 + \frac{R_f}{R_g}
\]
3. Differenzverstärker
Der Differenzverstärker gibt die Differenz zweier Eingangssignale verstärkt wieder. Diese Konfiguration nutzt beide Eingänge des OpAmps und ist besonders nützlich in Situationen, in denen die Differenz zweier Signale verstärkt werden muss.
\[
V_{out} = \left( \frac{R_f}{R_{in}} \right) * (V_2 – V_1)
\]
Fazit
Operationsverstärker sind grundlegende Bausteine der Elektronik, und das Verständnis ihrer Grundkonfigurationen ist essenziell für die Entwicklung vielfältiger elektronischer Schaltungen. Die drei Hauptkonfigurationen, der invertierende Verstärker, der nicht-invertierende Verstärker und der Differenzverstärker, bieten jeweils einzigartige Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten. Mit diesen Grundkenntnissen können Sie beginnen, komplexere Schaltungen zu verstehen und zu entwerfen.
