Operationsverstärker (OPV) - Projektlabor
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Operationsverstärker (<strong>OPV</strong>)Kenan Bagci, 29.4.13Betreuer: Lennart
Gliederung1. Was ist ein <strong>OPV</strong>?2. Geschichte3. Funktionsweise4. Idealer und realer <strong>OPV</strong>5. Innenaufbau eines <strong>OPV</strong>6. Anwendungsbeispiele6.1 Nichtinvertierender Verstärker6.2 Invertierender Verstärker6.3 Komparator6.4 Weitere Anwendungsbeispiele7. Quellen
1. Was ist ein <strong>OPV</strong>?●●●Wichtiges Bauelement zur Verarbeitung analoger SignaleVielzahl von mathematischen Operationen realisierbar:●Addition, Subtraktion, Multiplikation Division, Logarithmierenetc.Anwendungsbereich des <strong>OPV</strong> sehr breit●Bsp: Dual-Slope-Verfahren:
1. Was ist ein <strong>OPV</strong>?●Weitere Anwendungsbeispiele:●Spannungs-Strom-Wandler, Strom-Spannungswandler,Verstärker, Signalgenerator etc.● Nachfrage sehr hoch werden in großen Stückzahlenhergestellt niedriger Preis●Bsp.: µA741 schon ab 0,21€ zu erhalten
Harold S. Black2.Geschichte●1930: erste <strong>OPV</strong> mithilfe vonElektronenröhren●Wehrtechnische Anwendung im2. Weltkrieg●Ende 1950er: Verwendung vonTransistoren in <strong>OPV</strong>Harry NyquistHendrik Wade Bode→ Produktionskosten,Stromverbrauch undSchaltzeiten sankenerheblich
2.Geschichte●●●●Ab 1968: kommerzieller Erfolg des <strong>OPV</strong><strong>OPV</strong> werden seitdem in ihren mechanischen undelektrischen Eigenschaften verbessertµA741 (1968 entwickelt) wird heute nochproduziertJe nach Erfordernis kommen BIP, JFETS undMOSFETS zum Einsatz
Varianten des <strong>OPV</strong>
3. Funktionsweise des <strong>OPV</strong>
3. Funktionsweise des <strong>OPV</strong>InvertierenderEingang N
3. Funktionsweise des <strong>OPV</strong>NichtinvertierenderEingang PInvertierenderEingang N
3. Funktionsweise des <strong>OPV</strong>NichtinvertierenderEingang PAusgangsanschluss AInvertierenderEingang N
3. Funktionsweise des <strong>OPV</strong>NichtinvertierenderEingang PAusgangsanschluss AInvertierenderEingang N●<strong>OPV</strong> verstärkt die Spannungsdifferenz UD um denFaktor V (Verstärkungsfaktor)
Kennlinie des <strong>OPV</strong>
4. Idealer und Realer <strong>OPV</strong>Eigenschaft Idealer <strong>OPV</strong> Realer <strong>OPV</strong>Eingangswiderstand∞≤ 100 MΩEingangsstrom 0 A ≈100 nAAusgangswiderstand 0Ω ≈20ΩAussteuerungsbereich -Ub ≤ U ≤ +Ub -Ub+Uv ≤ U ≤ +Ub-Uv
5.Innenaufbau eines <strong>OPV</strong>●●<strong>OPV</strong> bestehen grob aus drei Stufen:1. Vorverstärkersufe2. Verstärkerstufe3. EndstufeBetrachtung als „Black-Box“reicht für uns vollkommenaus!
6.1 Nichtinvertierender Verstärker●●R2 verbindetAusgangsspannung mitinvertierenden Eingang→ GegenkopplungEingangsspannung wirdin den nichtinvertierendenEingang eingespeist
6.2 <strong>OPV</strong> als invetierender Verstärker●●●R2 verbindetinvertierendenEingangs mitAusgang→ GegenkopplungÜber R1 wird UeeingespeistNichtinvertierenderEingangs ist aufMasse
6.3 Komparator●●<strong>OPV</strong> kann ohneäußere Beschaltungals Komparatorverwendet werdenNachteil:Übersteuerungschon bei kleinenSpannungsveränderungen
6.4 Weitere AnwendungsbeispieleAddiererIntegrator
Vielen Dank für eure Aufmerksamkeit!
Fragen?Fragen?
7. Quellenhttp://www-ekp.physik.uni-karlsruhe.de/~simonis/praktikum/p2/p2-versuchsanleitungen/Operationsverstaerker-Vorbereitungshilfe.pdfhttp://ueberm-hofe.de/opv.pdf http://www.mdt.tuberlin.de/fileadmin/fg184/Lehre/Messtechnik/Vorlesung/MT1_Kap_5.pdfhttp://service.projektlabor.tuberlin.de/projekte/spannungswaechter/material/handout_opv_stephan.pdf http://lp.unigoettingen.de/get/text/4456http://de.wikipedia.org/wiki/Operationsverst%C3%A4rkerUlrich Tietze, Christoph Schenk - Halbleiter - Schaltungstechnik
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