Praktische Übung 10 - Operationsverstärker

By Mattis Molinski
2 min

Material

Bauteil

Stückzahl - Aufgabe 1

Stückzahl - Aufgabe 2

Bauteil

Stückzahl - Aufgabe 1

Stückzahl - Aufgabe 2

μA741C - OPV

1

1

10k - Widerstand

1

1

10k - Potentiometer

1

1

3.3nF - Kondensator

1

 

In dieser Übung untersuchen wir zwei typische Grundschaltungen mit Operationsverstärkern - einen invertierenden und einen nicht-invertierenden Verstärker.

Aufgabe 1 - Invertierender Verstärker

 

PUE_10-InvAmp-20250107-134233.png
Schaltung 1: Invertierender Verstärker mit einstellbarer Verstärkung

 

  • Baut diese Schaltung mit dem Potentiometer alsundauf eurem Breadboard nach. Schlagt dafür im Datenblatt die Pin-Belegung des Operationsverstärkers nach.

  • Verwendet für die Versorgung des Operationsverstärkers ein Labornetzteil mit .

  • Das Eingangssignal soll mit dem Funktionsgenerator eures Oszilloskops erzeugt werden und eine Frequenz von sowie eine Amplitude von aufweisen.

Wenn verringert wird, steigt die Verstärkung.

Ein idealer Operationsverstärker kann beliebig hohe Spannungen beliebig verstärken. Die Grenzen des realen Operationsverstärkers sind hier zu erkennen: er kann nur auf maximal knapp unterhalb seiner Versorgungsspannung verstärken, darüber hinaus wird das Signal einfach “abgeschnitten”. Dieser Effekt wird auch als clipping bezeichnet und ist beispielsweise bei Audioverstärkern kritisch, die bei zu hoher Leistung betrieben werden. Das Abschneiden des Signals sorgt dafür, dass die Lautsprecherspulen mit einer Gleichspannung versorgt werden, was bereits nach sehr kurzer Zeit zu permanenter Beschädigung führen kann.

Aufgabe 2 - Invertierender Verstärker mit Kondensator

Verwendet hier .

 

PUE_10-IntegrAmp-20250107-134244.png
Schaltung 2: Invertierender Verstärker mit Kondensator in der Rückkopplung

Ein- und Ausgangssignal sind nun nicht mehr phasengleich.

Durch den Kondensator wird der Invertierende Verstärker zu einem Integrator, das Ausgangssignal ist (näherungsweise) das Integral des Eingangssignals (natürlich genau invertiert).

Durch den Kondensator wird die Schaltung zu einem Tiefpassfilter.

Aufgabe 3 - Nichtinvertierender Verstärker

PUE_10-NonInvAmp-20250107-134254.png
Schaltung 3: Nichtinvertierender Verstärker

Im Gegensatz zu dem invertierenden Verstärker wird beim nichtinvertierenden Verstärker nicht die Polarität des Eingangssignals umgekehrt.

Baut die Schaltung nach und beobachtet das Verstärkungsverhalten, verwendet dafür die gleichen Bauteilwerte wie in Aufgabe 1.

Durch die unterschiedliche Verschaltung der Widerstände beim nichtinvertierenden Verstärker ist die Verstärkung bei gleichen Widerstandswerten höher, sie ergibt sich zu , während sie beim Invertierenden Verstärker beträgt.

Related content

Institut für Mechatronik im Maschinenbau (iMEK), Eißendorfer Straße 38, 21073 Hamburg