User manual
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16. Der Operationsverstärker
16.1 Funktion des OPAMP (OperationAmplier)
Der Operationsverstärker ist ein komplexer integrierter Schaltkreis. Er kann den Spannungsunterschied an seinen zwei Eingängen, von
denen einer mit einem Plus und einer mit einem Minus gekennzeichnet ist, verstärken. Die Verstärkung beträgt mehrere Hunderttausend.
Der OPAMP ist aus MOSFETs aufgebaut, deshalb ist der Stromuss an seinen Eingängen im Femtobereich (10-15) liegend sehr klein.
MOSFETs können schon durch elektrostatische Ladung zerstört werden. Daher müssen Sie sehr vorsichtig im Umgang mit diesem Brick
sein. Der Spannungsteiler aus den 10kΩ-Festwiderständen halbiert die Versorgungsspannung. Die Polarität der Ausgangsspannung
wechselt, wenn die Schwelle von 4,5V unterschritten wird und die rote LED erlischt. Der Vorzeichenwechsel der Ausgangsspannung ndet
beim Drehen des Potentiometers im Uhrzeigersinn, beim Überschreiten der Mittelstellung, statt. In der zweiten Schaltung ist der Brick an
den Eingängen waagerecht gedreht, so dass die Polaritätsumkehr erfolgt und das Potentiometer in entgegengesetzter Richtung verstellt
werden muss, um dieselbe Wirkung zu erzielen.
4,7kΩ
10kΩ
10kΩ
10kΩ
+
-
9V
0,5A
polyfuse
positiver Eingang
+
+
-
+
8
LMC662
OP
4,7kΩ
10kΩ
10kΩ
10kΩ
+
-
9V
0,5A
polyfuse
negativer Eingang
+
+
-
+
8
LMC662
OP
LED
red
LED
red
Operationsverstärker haben mehrere Grundschaltungen. Eine, den Differenzverstärker, haben wir schon kenngelernt. Eine weitere ist die
Beschaltung als Spannungsfolger. Hier wird der Minus-Eingang des OPVs mit seinem Ausgang verbunden und der Plus-Eingang über ein
Potentiometer an Masse angelegt, so dass die Spannungsdifferenz null ist. Der OPV versucht die Spannungsdifferenz auszusteuern und
folgt schließlich der Spannung, die am Plus-Eingang anliegt.
Es gilt: U+=U- und U-=U
a
. Daraus folgt: U
a
=U-.
Die Leuchtintensität der roten LED kann jetzt mit dem Potentiometer gesteuert werden. Der Vorteil dieser Beschaltung ist, dass durch die
Hochohmigkeit des Eingangs das Potentiometer nur sehr gering belastet wird, im Gegensatz zu einer direkten Steuerung über das
Potentiometer.
Daher können auch andere Bauelemente verwendet werden, die einen viel höheren Widerstand besitzen, als das 10kΩ-Potentiometer.
16.2 OPV als Spannungsfolger
1kΩ
LED
red
+
-
9V
0,5A
polyfuse
+
+
-
+
8
LMC662
OP
10kΩ