7.2 Grundschaltungen

Ein OPV kann z.B. verwendet werden, um eine Eingangsspannung exakt um den Faktor 2 zu verstärken. Dazu verwendet man eine Gegenkopplung mit Widerständen. Die Ausgangsspannung stellt sich automatisch so ein, dass die Eingangsspannungen praktisch gleich sind. Jede kleine Abweichung führt nämlich zu einer großen Änderung der Ausgangsspannung und wird durch die Gegenkopplung schnell ausgeglichen. Die Differenz der Eingangsspannungen ändert sich dabei wegen der hohen Verstärkung fast nicht. Man kann daher vereinfachend sagen, die Spannungen an den Eingängen sind gleich.Praktisch findet man jedoch eine konstante, kleine Differenz, die auf nicht exakt gleiche Eingangstransistoren zurückzuführen ist. Dieser Offset-(Nullpunkt)-Fehler beträgt z.B. 1 mV.

OPV als Verstärker

Kurzvortrag: Der nichtinvertierende Verstärker

Prinzipiell kann jede Verstärkung durch geeignete Wahl der Widerstände erreicht werden. Der Verstärkungsfaktor entspricht dem Teilungsfaktor des Spannungsteilers im Rückkopplungszweig.

Simulationsprogramm: Nichtinvertierender Verstärker

Übungsaufgaben

• Stellen Sie die Verstärkung auf den Faktor 4 ein.
• Wie groß ist der Aussteuerbereich des OPV?
• Stellen Sie mit R1=0 die Verstärkung 1 ein. Warum kann R2 jetzt entfallen?
• Berechnen Sie einen Verstärker für 100-fache Spannungsverstärkung.

Wählt man eine sehr hohe Verstärkung, dann ist zu beachten, dass auch der Offsetfehler des OPV mitverstärkt wird. Bei einigen Typen (z.B. LM741) existieren spezielle Anschlüsse für einen Trimmer zum Offset-Abgleich. Andere werden schon bei der Herstellung speziell abgeglichen und besitzen Offsetfehler von wenigen Mikrovolt (z.B. OP07).

Offset-Abgleich bei LM741