Schaltungstechnik

228 4 Linearverstärker
einer Treiberstufe (Beispiel in Bild 4.4-5). Mit einer Begrenzerstufe (Limiter) wird
die Ausgangsspannung auf Ua,maxp bzw. Ua,maxn begrenzt. Die Differenzspannung
zwischen Knoten 1 und Knoten 2 nimmt die erste Verstärkerstufe auf; sie stellt mit
G1 eine spannungsgesteuerte Stromquelle dar. Die Stromergiebigkeit dieser ersten
Stufe ist mit einer tanh-Funktion begrenzt. Deren Steilheit gm beträgt im Beispiel
20A/52mV, das sind 1/2,6k. Mit dem Lastwiderstand von 260k ergibt sich für
die Verstärkung der ersten Stufe eine Verstärkung von 100. Der maximale Strom Ix an Knoten 3 ist aufgrund der tanh-Funktion begrenzt auf 20A. Diese Strombegrenzung
der ersten Stufe ist Voraussetzung zur Darstellung des realen Slew-Rate
Verhaltens.
Die Bandbreite des Verstärkers wird durch die Rückwirkungskapazität CK begrenzt. Wegen der Transimpedanzbeziehung wirkt die Rückkopplungskapazität
CK mit CK 1 + vud0 100
. Mit der Last von 260k ergeben 40pF
1000 eine
Eckfrequenz im 10Hz-Bereich. Ab dieser Eckfrequenz liegt ein Tiefpassverhalten
erster Ordnung vor. Die Spannungsbegrenzung erfolgt durch den Block E3. Dieser
weist eine Verstärkung von 1 auf mit Ausgangsspannungsbegrenzung auf "+-"
Uamax. Block E4 mit einer Verstärkung von 1 ist Teil der Strombegrenzung. Bei
Strömen kleiner 0,7V/rsense ist die Strombegrenzung wirkungslos. Größere Ströme
fließen über die Dioden D1 bzw. D2 ab. Wegen rsense muss der Ausgangswiderstand
auf den Wert ra – rsense korrigiert werden.
Mit diesem Makromodell lassen sich die wesentlichen Eigenschaften (DC-Verhalten,
AC-Verhalten bei Gegentakt- und Gleichtaktansteuerung, Slew-Rate Verhalten,
Spannungsbegrenzung und Strombegrenzung) eines OP darstellen. Der
Vorteil dieses Modells ist, dass sich die Datenblattangaben direkt abbilden lassen.
Das Makromodell ist gegenüber dem nachfolgenden Schematic-Modell ein Funktionsmodell
auf abstrakterer Ebene.
Die Eigenschaften eines käuflichen Funktionsbausteins werden in einem Datenblatt
ausgewiesen. Das Datenblatt enthält allgemein Aussagen zu:
„Absulute Maximum Ratings“;
„Electrical Characteristics“ in Tabellenform;
Typische Kennlinien zur Darstellung von Kenngrößen in Abhängigkeit von u.a.
Temperatur, Frequenz, Lasteinfluss, Versorgungsspannungsschwankungen, Exemplarstreuungen.
Typische Anwendungen.
Das Datenblatt stellt in gewisser Weise eine „Vertragsgrundlage“ mit zugesicherten
Eigenschaften seitens des Herstellers dar. In Applikationsschriften werden
vom Hersteller typische Anwendungen vorgestellt und beschrieben. Aus den
„Maximum Ratings“ ergeben sich die Grenzwerte hinsichtlich Versorgungsspannung,
Eingangsspannungsbereich, Temperaturbereich, Lagertemperatur und ESD
Schutz (Schutz gegen elektrostatische Überspannungsimpulse). Sämtliche Parameter
sind Exemplarstreuungsschwankungen unterworfen und im allgemeinen abhängig
von Temperatur, Last, Versorgungsspannung und Betriebsfrequenz.