vorläufiges Skript zur Vorlesung ES1 - Elektrotechnik

Skript zur Vorlesung ES1, Fassung vom 9.Mai 2006, Prof.Dr.Arnold, FB1, FH-Ge 35
4 Operationsverstärker (OP)
Weiterführende Literatur zu diesem Abschnitt …ndet man in vielen Büchern über Oerationsverstärker.
Stellvertretend für alle sei hier das Standartwerk von Ulrich Tietze und Christoph
Schenk erwähnt, das seit der Erstau‡age im Jahre 1969 inzwischen in der 11. Au‡age erscheint.
Das Kapitel über Operationsverstärkern [UT99, Kapitel 5] ist lesenswert.
Nachdem nun der Umgang mit gesteuerten Quellen eingeübt wurde, können praxisnahe Schaltungen
berechnet werden. Eine sehr wichtige Schaltungsklasse stellen die Operationsverstärker
(OP) dar. OP sind in der Regel mehrstu…ge, aus bipolaren Transistoren und/oder Felde¤ekttransistoren
aufgebaute Verstärker und werden oft monolithisch 9 hergestellt. Im Gegensatz zu
normalen Verstärkern werden Operationsverstärker praktisch nie eigenständig, sondern immer
zusammen mit einer äußeren, funktionsgebenden Zusatzbeschaltung betrieben. OP wurden früher
vorwiegend in Analogrechenschaltungen zum Durchführen von Rechenoperationen eingesetzt
und haben von dieser Anwendung ihren Namen erhalten. Heute sind sie sowohl als Einzelhalbleiter
als auch innerhalb von integrierten Schaltungen zu …nden. Während früher der Einsatz von
OP auf vergleichsweise kleine Frequenzen beschränkt blieb stehen heute OP bis in den GHz-
Bereich zur Verfügung.
Der OP hat die Methode nach der elektronische Schaltungen entwickelt werden maßgeblich
beein‡ußt und in zwei Lager gespalten. Zum einen unterscheidet man die Entwickler von Anwenderschaltungen,
die praktisch ausschließlich integrierte Bauelemente in Form fertiger ICs
einsetzen und zum anderen die Entwickler von integrierten Bauelementen, die entsprechende
Bauelemente auf Siliziumsubstrat realisieren. Das hat dazu geführt, dass in Anwenderschaltungen
heute immer weniger diskrete Bauelemente zu …nden sind. Der Schaltungsentwurf mit
konkreten Transitoren hat heute nur noch bei der Entwicklung integrierter Schaltungen seine
Berechtigung und wird dort von Spezialisten auf diesem Gebiet weiterentwickelt.
4.1 Einteilung von Operationsverstärkern
Klassi…ziert man die am Markt zur Verfügung stehenden OP nach ihren Ein- und Ausgangssignalen,
so lassen sich vier Klassen unterscheiden, die direkt mit den im Abschnitt 1.6 besprochenen
Quellen übereinstimmen. In der folgenden Tabelle sind die üblichen OP Bezeichnungen
zusammengestellt.
9 d.h. eine, auf einem einzigen Siliziumsubstrat hergestellte Schaltung