Invertierender Operationsverstaerker berechnen

Der invertierende Operationsverstärker ist eine einfach zu berechnende Verstärkerschaltung mit Phasendrehung von 180°

Schema	Theorie
	Beim invertierenden Verstärker findet die Gegenkopplung über den Widerstand vom Ausgang an den invertierenden Eingang statt. Da diese Rückkopplung dafür sorgt, dass die Spannung am invertierenden Eingang derjenigen am nicht invertierenden Eingang folgt, ist am invertierenden Eingang immer 0V. Dieser Punkt wird auch virtuelle Masse genannt, weil er 0V führt, aber keine direkte Verbindung zu Masse hat. Eine Spannung am invertierenden Eingangspfad verursacht einen Strom, der einfach nach dem ohmschen Gesetz I= Vin/R1 berechnet wird. Da der Operationsverstärker einen hohen Eingangswiderstand hat, fliesst dieser gesamte Strom in R2. Die Spannung am Ausgang kann ebenfalls nach Vout = 0V – IR2 oder –Vout = IR2 bestimmt werden. Setzt man die beiden Formeln zusammen erhält man die Verstärkungsgleichung, die zeigt, dass sich Vin und Vout betragsmässig wie R1 und R2 verhalten, aber gegenphasig ausgerichtet sind. Das negative Vorzeichen in der Verstärkerformel lässt sich auch dadurch erklären, dass ein Spannungsteiler in dessen Mitte immer 0V herrscht, nie auf beiden Seiten zwei spannungen gleichem Vorzeichen haben kann.

Parametereingabe		Berechnete Werte

V_in=		V_out=

R₁=		I_in=

R₂=		V_out/V_in=

		a=

		r_in=

Signalverstärker

Oft ist es egal, welche Phase ein Signal hat, solange die Amplitude nur stimmt. Hier kommt der invertierende Operationsverstärker zum Einsatz. Er verstärkt jedes Signal mit jeder denkbaren Verstärkung.

Verstärker mit Impedanzanpassung

Der invertierende Verstärker hat die gute Eigenschaft, dass sich sein Eingangswiderstand ganz einfach berechnen und anpassen lässt. Der Eingangswiderstand ist immer so gross wie R1. Das kommt daher, dass R1 zwischen dem Eingang und der Virtuellen Masse liegt. Deshalb eignet sich der invertierende Operationsverstärker gut um eine Signalquelle mit einem bestimmten Widerstand zu belasten.

Signalinvertierer

Wähle R1 = R2 und du kriegst beim invertierenden Operationsverstärker eine Verstärkung von 1. Genauer gesagt ist die Verstärkung -1, weil der Verstärker eine Phasendrehung von 180° bewirkt. So kannst du die Phase eines Signals um 180° verschieben, was in der Analogtechnik eine wichtige Funktion ist.

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