Schaltungstechnik

4.4 Operationsverstärker 223
Das Ergebnis der Analyse des Differenziators zeigt die erwartete Selbsterregung.
Durch geeignete Frequenzgangkorrektur des Rückkopplungspfades kann die
Stabilität verbessert werden. Allerdings ist darauf zu achten, dass die eigentliche
Funktion des Schaltkreises dadurch nicht verfälscht oder wesentlich beeinträchtigt
wird.
4.4 Operationsverstärker
Der Operationsverstärker ist mit der wichtigste Vertreter der Linearverstärker. OPs
werden als Standard-ICs angeboten. Der Anwender braucht das Innenleben nicht
exakt zu kennen. Er benötigt vielmehr genaue Kenntnis von Makromodellen, die
die wesentlichen Eigenschaften beschreiben.
4.4.1 Erweiterung des Makromodells
Als erstes gilt es, die allgemeinen Eigenschaften eines OP anhand eines geeigneten
Makromodells zu verdeutlichen. Ein Makromodell ist ein Funktionsmodell, das die
wesentlichen Eigenschaften – insbesondere das Übertragungsverhalten und das
Schnittstellenverhalten für DC-, AC- und TR-Analyse – eines konkreten OPs
beschreibt. Grundsätzlich besitzt der OP im allgemeinen einen symmetrischen Eingang
bei Ansteuerung mit U11’ . Es lassen sich zwei Ansteuerarten, die Gegentaktansteuerung
mit U11’ und die Gleichtaktansteuerung mit U1’ unterscheiden
(Bild 4.4-1).
1 U11 1'
U 1
U 1
U 11’ : Gegentaktansteuerung
U 1’: Gleichtaktansteuerung
Bild 4.4-1: Ansteuerungsarten eines OP am Eingang: U 11’ Gegentaktansteuerung; U 1’
Gleichtaktansteuerung
Die Gegentaktansteuerung wird mit v ud sehr hoch verstärkt; die Gleichtaktansteuerung
sollte möglichst unterdrückt werden, das heißt sie wird mit v ug nur sehr
gering verstärkt. Der Operationsverstärker reagiert damit sehr empfindlich auf
Gegentaktsignale, während er Gleichtaktsignale möglichst unterdrücken soll.
Um das DC-Verhalten am Eingang real zu beschreiben, müssen geeignete
Ersatzquellen zum bereits bekannten Makromodell des Linearverstärkers hinzugefügt
werden. Zunächst geht es darum, den realen Eingangsruhestrom I IB1 und I IB1´
am Eingang nachzubilden. Bei OPs mit Bipolartransistoren im Eingangskreis weisen
deren Eingänge in Abhängigkeit vom Arbeitspunktstrom und von deren Stromverstärkung
Eingangsruheströme auf. Aufgrund innerer Unsymmetrien am
Eingang (z.B. ungleiche Basis-Emitterspannungen, siehe Bild 4.1-5) ist eine Ein-