16. Schaltungen mit Operationsverstärkern

Stichworte

Gliederung, Integrierte Schaltung, Fertigung Integrierter Schaltungen, Anisotropes Plasmaätzen, Integrierer / Differenzierer, Tiefpass, Hochpass, Schmitt-Trigger, Mitkopplung, Einstellbare Schwelle, Zweiweggleichrichter, Spitzenwertgleichrichter, Logarithmierer, Verbesserter Logarithmierer, Delogarithmierer, Nichtlinearer Verstärker (Knickfunktionen), Sinusgenerator XR2206

Die nicht abgebildeten Beispiele finden sich in Hering, Bressler, Gutekunst: Elektronik für Ingenieure (Springer)

Versuche

Versuch 1
Hochpaßfilter mit Opamp. Die Zeitkonstante ergibt sich aus R=100kOhm und C=0,1µF zu 10ms. Der zusätzliche Kondensator (2,2nF) im Gegenkopplungskreis, der parallel zu R liegt, dient zur Verstärkungsbegrenzung bei hohen Frequenzen. Verstärkungsbegrenzung könnte auch durch einen Serienwiderstand zu C bewirkt werden. Für niedrige Frequenzen (50Hz) findet man, wie erwartet, eine Phasenverschiebung von etwa 90. Bei 5kHz ist die Phase 180.
Versuch 2
Invertierender Schmitt-Trigger mit Opamp. Diese Schaltung gehört zu den nichtlinearen Schaltungen mit Opamps, die das Prinzip der Mitkopplung benutzen. Ein Teil der Ausgangsspannung wird mit einem Spannungsteiler (100kOhm/10kOhm) auf den nicht-invertiernden Eingang zurückgeführt. Je größer die Ausgangsspannung, desto größer wird die zu verstärkende Eingangsspannung. Daher läuft die Ausgangsspannung an den (positiven) Sättigungswert, der nahe der Betriebsspannung liegt. Erst wenn die Eingangsspannung am invertierenden Eingang größer wird als die geteilte Ausgangsspannung, die am nicht-invertierenden Eingang liegt, kippt die Ausgangsspannung um und läuft gegen den negativen Sättigungswert. Der Schmitt-Trigger besitzt Hysterese, d.h. er klappt nur um, wenn ein positiver oder negativer Schwellwert überschritten wird, der durch den Spannungsteiler festgelegt wird. Diese Eigenschaft machen sich alle Schaltregler zunutze, z.B. im Heizungsthermostat, um unnötiges Ein- und Ausschalten nahe der Schaltschwelle zu unterdrücken.

Links:

  • ICL8038 (Sinusgenerator)
  • XR2206 (function generator)
  • PREMA mixed-signal Schaltungen (ASICs)
    Erstellt: 09-02-02 ap; Letzte Änderung: 16-02-02