1.1 – Einfacher Verstärker (Operationsverstärker)

 

Grundsätzlicher Aufbau eines Verstärkers als Blackbox:

verstarker-blackbox-aufbau

Es gilt: {U_a} = k{U_e}

Bedingung für den idealen Verstärker:

  • k ist unabhängig von {U_e}
  • k ist unabhängig von t und f
  • Spezifisch für Eingangssignal
  • Keine Rückwirkung des Verstärkers auf das Messsignal

Anwendungsbeispiel: Thermoelement

Zwei Metalle sind an einem Ende zusammengeschweißt. Bei einer Temperaturänderung entsteht eine geringe Spannung zwischen den beiden anderen Enden. Diese kann gemessen werden.

verstarker-thermoelement-aufbau-eingangswiderstand

Es gibt vier Möglichkeiten der Verstärkung:

{U_e} \to {U_a},\quad {U_e} \to {I_a},\quad {I_e} \to {U_a},\quad {I_e} \to {I_a}

Technische Ausführung mit Operationsverstärker

operationsverstarker-spannung

Intrinsische Verstärkung:

\hat k = \frac{{{U_a}}} {{{U_d}}} = \frac{{{U_a}}} {{{U_p}-{U_n}}},\quad {10^4} < \hat k < {10^6}{,10^7}

Problem:

  • \hat k ist zwar sehr groß, aber nicht genau bekannt
  • \hat k ist zeitlich nicht stabil (Alterungserscheinungen)
  • \hat k ist von Umgebungsbedingungen abhängig