Operationsverstaerker invertierender Integrator

Operationsverstaerker invertierender Integrator

Mit einem Kondensator wird der Operationsverstärker zum Integrator

electroicsplanet home electroicsplanet pagetree Elektronik Grundlagen electroicsplanet pagetree Operationsverstärker electroicsplanet pagetree Operationsverstaerker invertierender Integrator

Schema

So funktionierts:

Operationsverstaerker invertierender Integrator

Ersetzt man den Rückkopplungswiderstand von einem Operationsverstärker durch einen Kondensator, wird dieser Operationsverstärker zu einem Integrator. Der Gegenkopplungswiderstand hat damit zwei neue Eigenschaften. Erstens ist er Frequenzabhängig und wird mit zunehmender Frequenz kleiner. Zweitens haben Strom und Spannung im Blindwiderstand eine Phasenverschiebung von 90 Grad.

Dass der Rückkopplungswiderstand nicht bei allen Frequenzen gleich gross ist, bewirkt, dass die Verstärkung mit zunehmender Frequenz kleiner wird. Die frequenzabhängige Verstärkung macht diese Schaltung für den Einsatz als Tiefpass geeignet.

Die Phasenverschiebung, die durch die Invertierung im Verstärker und im Kondensator erzeugt wird, macht die Schaltung geeignet um ein Signal um 90° in der Phase zu verschieben. Der Name "invertierender Integrator" kommt daher, weil das Ausgangssignal dem invertierten Integral der Eingangsspannung entspricht. Dies gilt natürlich nur für Eingangssignale mit Wechselspannung.




Parametereingabe

Berechnete Werte

R1=

Vout=

C1=

φVout=

Vin=

IR1=

fVin=

φIR1=

Vout/Vin=

a=

f@G=1=

















Eigenschaften als Tiefpass-Verstärker

Die Schaltung findet Verwendung als Tiefpass 1. Ordnung. Indem der Kondensator bei hohen Frequenzen sehr niederohmig ist, nimmt die Ausgangsspannung bei hohen Frequenzen ab. Der invertierende Integrator weist dabei eine konstante Phasenverschiebung am Ausgang von +90° auf. Diese setzt sich zusammen aus -180° durch die Invertierende Schaltung und -90 durch die Phasenverschiebung in Kondensator. Daraus ergeben sich -270°, was +90° entspricht.


Schaltung mit realem Operationsverstärker

In der vorliegenden Rechnerseite wird der invertierende Integrator mit einem idealen Operationsverstärker berechnet. In der Praxis nimmt die Verstärkung bei sehr hofen Frequenzen durch das GWP des Opamp zusätzlich ab. Auch auf die Phasenverschiebung hat das einen Einfluss.