erstellt  07.08.2012
Operationsverstärker
Operationsverstärker sind komplette Verstärker die in einem IC  (IC = aus dem Englischen Integratest Circuit für Integrierter Schaltkreis) untergebracht sind , das hat nun viele Vorteile gegenüber der herkömmlichen Methode mit Transistoren oder gar mit Röhren Verstärker herzustellen, zu einem haben integrierten Bauteile die gleichen Umgebungsbedingungen wie Feuchtigkeit , Temperatur zum anderen sind außerdem  alle Leitungswege kurz und verlustarm hergestellt.
Der erster hergestellte Operationsverstärker hatte die Bezeichnung uA709 und wurde 1965 von der Firma Fairchild hergestellt später dann um 1970 wurde der legendäre uA741 hergestellt der heute noch zum Standard Bauteile gehört.

Mittlerweile gibt es eine ganze Serie dieser Bausteine von unterschiedlichen  Herstellern viele mit spezifischen Merkmalen die bei Speziellen Anwendungen durchaus sinnvoll sind, aber im Hobby Bereich kaum eine Rolle spielen. In den meisten Fällen kommt man mit den Standard IC 741 aus. Er gehört auch zu den preiswerteren und ist außerdem sehr robust.
Die heut zu Tage am häufigsten anzutreffenden Operationsverstärker befinden sich meist in  sogenannten DIL Gehäuse das sind Gehäuse meist aus Plastik die zwei Anschlussreihen besitzen daher auch der Name DIL ( Dual In Linie )   Dual steht für zwei , In für In , und Linie für Reihe ,  also zwei in Reihe , damit sind die Anschlüsse gemeint.In diesen Gehäuse befinden sich mindestens ein Operationsverstärker manchmal auch zwei oder vier Stück.
In Bild 1 sehen wir so ein Gehäuse , dort steht als Bezeichnung 8-DIP , damit ist gemeint das es sich um 8 poliges Gehäuse handelt , die Bezeichnung DIP besagt uns (D=Dual , I= Inlinie , P= Plastik) also ein Plastik Gehäuse mit Zwei Anschluss Reihen.
Wenn man das Gehäuse von oben betrachtet befindet sich auf dem Gehäuse eine kleiner Punkt oder eine Ausbuchtung, welches den ersten Anschluss kennzeichnet, sollte ein solcher Punkt nicht vorhanden oder erkennbar sein, haben diese Gehäuse noch eine Ausbuchtung in Form einer halben Bohrung seitlich angebracht, wenn wir dann diese Bohrung zur linken Seite drehen befindet sich unterhalb auf der linken Seite der Anschluss mit der Nr. 1 , die restlichen Anschlüsse sind dann entgegen dem Uhrzeigersinn Fortlaufend nummeriert.

Bild 1
In Schaltpläne begnügt man sich ein Symbol für den Operationsverstärker anzugeben, um die Zeichnungen zu vereinfachen und übersichtlich zu halten. Diesem Symbole ordnet man meist nur die wichtigsten Anschlüsse zu. In der Symbolzeichnung Bild 2 sehen wird die Anschlüsse der beiden Eingänge 2 und 3 und den Ausgang 6, dort hat man die Anschlüsse für die Versorgungsspannung  der einfacher halber weg gelassen. Zwingend Notwendig ist nämlich noch der Anschluss 7 für die Positive Versorgungsspannung und Anschluss 4 für die Negative Versorgung.

Bild 2
Wenn man sich den kompletten Inhalt eines solchen Operationsverstärker einmal ansieht  bekommt man  eine Vorstellung davon  was im manchen Plänen alles eingezeichnet werden müsste , wenn keine Symbole dafür benütz würden.
Was macht nun also ein Operartionsversstärker?
Ein Operationverstärker hat Grundsätzlich zwei Eingänge , einer der mit einem Positiv Zeichen  und einer der mit einen Negativ Zeichen gekennzeichnet ist.
Ein Signal angelegt am Positiven Eingang , würde verstärkt wieder am Ausgang 6 abgegeben werden. Wird ein Signal am Negativ Eingang angelegt wird das Signal Invertiert ( herumgedreht) mann spricht dann von einer Phasenverschiebung um 180 °








Wie der Name schon sagt kann er verstärken und oder Operationen ausführen.
Unter Verstärker können sich die meisten etwas vorstellen, aber was sind Operationen ?
Unter Operation versteht man beispielsweise  das der Operatonsverstärker der ja zwei Eingänge aufweist damit zwei unterschiedliche  Spannungen addieren , oder subtrahieren kann .Aber dazu später mehr, erst einmal einige Grundschaltungen als Verstärker




Hier wird ein Verstärker in seiner einfachsten Form gezeigt
Er arbeitetet  mit einer Betriebsspannung von 5 Volt und hat einen sehr empfindlichen Eingang, benutzt wird der Operationsverstärker TL071 , es ist auch möglich den Standard Operationsverstärker 741 einzusetzen, der Pin Kompatibel ist allerdings einen nicht ganz so empfindlichen Eingang aufweist.

Zur Schaltung
Die beiden 1 MOhm Eingangswiderstände (R1 und R2 ) bilden einen Spannungsteiler und sollen die Betriebsspannung in zwei gleichen Teile aufteilen so das am Eingang 3 des IC's genau die halbe Betriebsspannung anliegt. Die Größe dieser Widerstände ist nicht so kritisch, sie sollten nur beide den gleichen Wert aufweisen. Bei kleinere Widerstände hätten wir das Problem eines höheren Stromverbrauches, bei größeren Widerstämde hätten man zu große Widerstandsänderungen bei Temperaturschwankungen.Also hab ich mich hier auf ein Mittel festgelegt von 1 MOhm.
Das Verhältnis der  Widerstände P1 zu  R3 legen die höhe der Verstärkung fest, ist beispielsweise der Widerstand R3 = 1 MegaOhm und P1 auf 100 KiloOhm eingestellt , ergibt sich eine 10 fache Verstärkung nach folgender Berechnung R3 / P1  gleich  1 MegaOhm durch 100 Kilo Ohm =10
Die  Kondensatoren C2 und C1 koppeln jeweils die Gleichspannung vom zu Verstärkenden Wechselspannungs Signal ab. Die Größe ist stark von der der zur Verstärkenden Frequenz abhängig .



Die Betriebsspannung wird an 7 (+) und an 4 (-) angelegt und kann je nach verwendeten Operatiosverstärker in etwa zwischen 5 und 30 Volt liegen.
Eingang 5 für (Offset Null) wird in den meisten Anwendungen nicht benötigt kann dadurch meisten unbenutzt bleiben.




OP mit einer Betriebsspannung





Vestärkung von 2 bei 50mVss Eingang ist Ausgang ca 90MVss


Bei R2 100k ist doppelte verstärkung bei 220k dreifache verstärkung bei 470k gar keine mehr

Verstärker mit zwei Spannungen




R3 geht auch mit 100k



Um die Leistung zu erhöhen wird Transistor zugeschaltet bei r4 von 1k wrd transistr m ruhezustand hebe 20 k immer noch warm








aktualisiert 05.01.2014