Operationsverstärkern

Operationsverstärker, kurz OPV, sind lineare Verstärkerbausteine, die eine Differenz der Eingangsspannungen verstärken. Sie zeichnen sich durch eine sehr hohe Eingangsimpedanz, eine niedrige Ausgangsimpedanz und eine hohe Open-Loop-Verstärkung aus. Typische OPVs liefern Open-Loop-Verstärkungen von etwa 10^5 bis 10^6; die effektive Verstärkung im Schaltkreis wird jedoch durch negative Rückkopplung festgelegt. Wichtige Kenngrößen sind Offset-Spannung, Eingangsstrom, Bandbreite, Slew-Rate, Rauschverhalten und Versorgungsspannung.

In der Praxis arbeiten OPVs fast immer in geschlossener Schleife. Durch geeignete Widerstandsnetzwerke lassen sich Verstärkung und Frequenzverhalten steuern. Beispiele für Konfigurationen sind nicht-inverting, inverting, Summierer, Integrator und Differentiator. Die klassische Gleichung für den invertierenden Verstärker lautet G = -Rf/Rin, für den nicht-invertingen G = 1 + Rf/Rin.

OPVs stammen aus der Halbleitertechnik; sie können als bipolare Transistoren oder MOS-Transistoren realisiert sein und werden oft als integrierte Schaltung in Dual- oder Vierkanal-Paketen angeboten. Sie arbeiten mit Gleich- oder Wechselspannung, oft ±Vcc oder ein-gleisig mit einer Rail-Spannung. Moderne Op-Amps bieten Rail-to-Rail-Eingänge/Ausgänge und spezialisierte Eigenschaften für Audio-, Mess- und Regelungstechnik, Instrumentationen, Sensoren, Automobil- und Industrieanwendungen. Bedeutende Meilensteine sind frühe Bausteine der 1960er Jahre (z. B. 741); heute existieren unzählige Typen mit optimierten Parameterwerten.

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