Was hat ein Operationsverstärker eigentlich für einje Funktion? Macht er die Flanken steiler, erhöht er die Amplitude oder wirkt er nur wie ein Tansistor? Kann es sein, dass er wirkt wie zwei Transistoren, die jeweils eine Halbwelle schalten? Und kann man mit einem TL 072 einen Verstärker bauen? Ich hoffe auf euch. Nitnelav
Bei National Semiconduchtor gibt es eine gute Abhandlung ueber den OpAmp. Mit Geschichte, Herleitung, usw.
Er versucht mit aller Kraft (und wenn man ihn läßt) die Differenz zwischen seinen Eingängen auf 0 zu halten.
Ein Operationsverstärker verstärkt operativ, sagt doch schon der Name ;)
@Ich (Gast) >Er versucht mit aller Kraft (und wenn man ihn läßt) die Differenz >zwischen seinen Eingängen auf 0 zu halten. nur, wenn er gegengekoppelt ist, muß man dazu sagen
>Was hat ein Operationsverstärker eigentlich für einje Funktion? Macht er >die Flanken steiler, erhöht er die Amplitude oder wirkt er nur wie ein >Tansistor? >Kann es sein, dass er wirkt wie zwei Transistoren, die jeweils eine >Halbwelle schalten? Und kann man mit einem TL 072 einen Verstärker >bauen? Nichts von deinen Vermutungen sind so wirklich zutreffend. Es ist ein Bauelement, im Inneren bestehend aus vielen Transistoren. Das interessiert aber selten jemanden. Die Funktion ist, dass er die die Differenz der Eingangssignale linear verstärkt. Die Verstärkung ist sehr hoch, real so zwischen 10000 und 100000. Rechnen tut man der Einfachheit halber häufig mit einer Verstärkung von unendlich und betrachtet ihn als ideal. In sehr vielen Fällen ist das ausreichend zutreffend. Auf Grund der hohen Verstärkung kann man ihn sinnvoll (als Verstärker) nur gegengekoppelt betreiben, d.h. man reduziert die Verstärkung auf einen sinnvollen, endlichen Wert. Und genau diese Beschaltung führt im Zusammenhang mit der unendlich angesetzten Verstärkung dann zu der obigen Aussage: >Er versucht mit aller Kraft (und wenn man ihn läßt) die Differenz >zwischen seinen Eingängen auf 0 zu halten. Und damit kommt auch seine Nützlichkeit ins Spiel. Man baut damit Verstärker mit z.B. 1 ... 100-facher Verstärkung und kann so kleine Signale (Audio, Mikrofon, Sensor o.ä.) auf entsprechend große Signalamplituden bringen. Einiges davon geht auch mit Transistoren, aber nicht mit der hohen Verstärkung, mit der Linearität und der Einfachheit. Für Verstärkungsbetrieb hat man zwei wichtige Grundschaltung aus einem OPA und zwei Widerständen und könnte diesen Block einfach mit einem Eingang, einem Ausgang und dem Parameter v=Verstärkung charakterisieren. Abgeleitet davon gibt es noch viele weitere Einsatzmöglichkeiten, z.B. als Addierer (denke an ein Mischpult) oder Subtrahierer. Da andere darüber größere Abhandlungen geschrieben haben ("Bei National Semiconduchtor gibt es...), solltest du einfach mal damit anfangen. Oder auch mit den Operationsverstärker-Grundschaltungen hier im Forum. Für den allerersten Anstoß sollte das mal reichen.
Und kann man mit einem TL 072 einen Verstärker bauen? Ich hoffe auf euch. Nitnelav Japp, nur ohne nennenswerte Ausgangsleistung. Denn dieser OP-Amp kann dir nur wenig Strom liefern. Zum Betrieb von Lautsprecherboxen braucht man schon ein paar Ampere. (Beispielrechnung: 1A an 8Ohm sind 8V und entsprechen 8Watt) Gruß Anselm
Hallo,
ich vermittle Dir eine stark vereinfachte Theorie, damit Du einen
Einstieg bekommst. Alles andere kannst Du dann in den Büchern nachlesen.
Anschlüsse:
Ein Operationsverstärker hat zwei Eingänge (+) und (-) und einen Ausgang
(UA). Außerdem verfügt er über eine positive und eine negative
Spannungsversorgung (V+) und (V-).
Spannungsversorgungen:
Die Spannungsversorgungen sollen uns zunächst nicht interessieren. Sie
werden in Schaltungen oft nicht eingezeichnet. In der Praxis ist es
wichtig zu wissen, daß die Ausgangsspannung immer zwischen (V+) und (V-)
liegt. Wenn Du also am Ausgang +5V erzeugen willst, muß die positive
Versorgungsspannung mindestens 5V betragen. Wenn die Ausgangsspannung
eines OPV bis an die Versorgungsspannungen heranreichen kann, nennt man
ihn Rail-to-Rail OPV.
Viele Operationsverstärker sind nicht Rail-to-Rail. Die maximale
Ausgangsspannung bei einer Versorgung mit +5V beträgt dann
beispielsweise +4V.
| \
| \
-- | - \
| \_______
| /
-- | + /
| /
| /
Ausgang:
Der Ausgang ist eine ideale Spannungsquelle. Das bedeutet, daß die
Ausgangsspannung unabhängig davon ist, was ausgangsseitig an den OPV
angeschlossen wird.
Eingänge:
Die Eingänge sind hochohmig (d. h. nur "Meßfühler", die kein Strom
wegleiten).
Funktionsweise:
Der OPV mißt zu jeder Zeit die Differenz Ud = U(+) - U(-) der
Eingangsspannungen.
Ist die Spannung an (+) größer als an (-), so erhöht der OPV die
Ausgangsspannung.
Ist die Spannung an (+) niedriger als an (-), so vermindert der OPV die
Ausgangsspannung.
Beispiel:
R2
*----#####---*
| |
| | \ |
U1 I1 R1 | | \ |
o->- ##### --o-- | - \ |
| \___o____
| /
GND -- | + /
| /
| /
Die Spannung an (+) ist gleich Null. Die Spannung an (-) wird durch die
Spannungsquelle U1 und durch den Ausgang des Operationsverstärkers
manipuliert.
- Ist die Spannung an (-) negativ, so erhöht der Operationsverstärker
die Ausgangsspannung. Dadurch wird auch die Spannung an (-) positiver.
Und zwar so lange, bis die Spannung an (-) gleich groß ist, wie die
Spannung an (+), also U(-)=0V.
- Ist die Spannung an (-) positiv, so vermindert der
Operationsverstärker die Ausgangsspannung. Dadurch wird auch die
Spannung an (-) negativer. Und zwar so lange, bis die Spannung an (-)
gleich groß ist, wie die Spannung an (+), also U(-)=0V.
Der Operationsverstärker wird also die Spannungen an (+) und (-)
angleichen. Das passiert immer dann, wenn der Ausgang mit dem (-)Eingang
verbunden ist. Man nennt das Prinzip "Gegenkopplung". Auf diese Art und
Weise funktionieren alle analogen OPV-Schaltungen.
Zur Berechnung:
Da an (-) Massepotential anliegt, liegt an R1 die Spannung U1 an, und es
gilt: I1=U1/R.
Da der (-)Eingang hochohmig ist, fließt I1 über R2 weiter zum
OPV-Ausgang.
Ua ist die Spannung vom Ausgang zur (virtuellen) Masse
(--> Pfeil einzeichnen und klarmachen, daß es egal ist, ob der Pfeil vom
Ausgang zur Masse geht oder vom Ausgang "entgegen der Stromrichtung" zur
virtuellen Masse an (-)).
Mithilfe von I1=U1/R kann man rechnen:
Ua = -R2*I1 = -R2/R1*Ue.
Die Energie für den Stromtransport über R2 kommt übrigens vom OPV!
Sobald die Ladungen die virtuelle Masse an (-) erreicht haben, hat U1
schon seine gesamte Energie abgegeben.
Die gezeigte Schaltung ist ein Verstärker. Er kann allerdings nicht viel
Strom (d. h. nur geringe Ausgangsleistungen) liefern.
Du kannst mit einer Operationsverstärkerschaltung normalerweise nur
"Signale" erzeugen, aber keine Leistung. Wenn Du große Leistungen
brauchst wie bei einer Audio-Endstufe, so brauchst Du zusätzlich noch
große Transistoren.
Für einen TL072 gilt:
- Kopfhörerverstärker: Ja
- Boxenverstärker: Nein bzw. nur in Kombination mit einer Endstufe, die
die eigentliche Leistung liefert.
Gruß,
Michael
PS: Du kannst Dir ja mal zur Übung überlegen, was bei Mitkopplung
passiert, das heißt: wenn Du die (+) und (-)Eingänge miteinander
vertauschst.
Mach Dir klar, weshalb sich U(+) und U(-) dann nicht angleichen, und
weshalb die Ausgangsspannungen extreme große bzw. kleine Werte annehmen.
Die Lösung kannst Du unter dem Begriff "Schmitttrigger" nachlesen.
Hm ich kann mich daran erinnern, da wurde nur der Link vom Wiki reingeschissen und mehr nicht. Sind hier neue Zeiten angebrochen?
Also die Frage ist wirklich nicht so toll. Wenn das jetzt eine detailierte Frage zum OP gewesen wäre, wäre alles in Ordnung. Aber zu Fragen, wie das ding grundsätzlich funktioniert, kann man mit einem Satz sowieso nicht erklären. Und den Artikel von Wikipedia kann jeder selbst lesen. @Valentin Buck: Kauf dir ein Fachbuch, lese dies durch, wenn du dann noch Fragen hast, melde dich wieder. Dann helfen wir dir gern!
@ HildeK, du solltest noch erwähnen, dass sich die Linearität in der Gegenkopplung hauptsächlich durch die hohe Leerlaufverstärkung einstellt. Das wird oftmals vergessen ...
@Analog dummy Danke für deinen Nachtrag - er hätte aber auch seitenlang sein können und wäre trotzdem noch nicht vollständig umfassend gewesen. Wie sagte Moritz doch so schön: >Aber zu Fragen, wie das ding grundsätzlich funktioniert, kann man mit >einem Satz sowieso nicht erklären.
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