Video: Introduction to Operational Amplifier: Characteristics of Ideal Op-Amp 2025
Wenn Sie über Operationsverstärker im Internet oder in einem elektronischen Buch lesen, werden Sie zweifellos auf den Begriff stoßen. idealer Operationsverstärker Ein idealer Operationsverstärker ist ein hypothetischer Operationsverstärker mit bestimmten Eigenschaften, die von echten Operationsverstärkern angestrebt werden. Echte Operationsverstärker kommen dem idealen Operationsverstärker sehr nahe, aber kein Operationsverstärker in der Existenz erreicht tatsächlich die Perfektion eines idealen Operationsverstärkers.
Je nachdem, welche Liste Sie lesen, hat ein idealer Operationsverstärker zwischen zwei und sieben Eigenschaften, von denen die wichtigsten
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Endlosschleifenverstärkung: Die Leerlaufverstärkung in einem Operationsverstärker ist sehr groß - in der Größenordnung von einigen zehn oder sogar hunderttausenden. In einem idealen Operationsverstärker ist die Leerlaufverstärkung unendlich, was bedeutet, dass eine beliebige Spannungsdifferenz an den zwei Eingangsanschlüssen zu einer unendlichen Spannung am Ausgang führt.
Bei realen Operationsverstärkern ist die Ausgangsspannung durch die Versorgungsspannung begrenzt. Da die Ausgangsspannung nicht unendlich sein kann, kann die Verstärkung auch nicht unendlich sein.
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Unendliche Eingangsimpedanz: Impedanz stellt den Widerstand einer Schaltung gegen den Stromfluss dar, unabhängig davon, ob der Strom abwechselnd oder direkt ist. In einem idealen Operationsverstärker ist die Impedanz der beiden Eingangsanschlüsse unendlich, was bedeutet, dass kein Strom von den Eingängen in den Operationsverstärker gelangt. Die Eingänge können die Spannung sehen und darauf reagieren, aber diese Spannung kann keinen Strom in den Operationsverstärker leiten.
Das bedeutet in der Praxis, dass der Operationsverstärker keinen Einfluss auf die Eingangsspannung hat. In einem tatsächlichen Operationsverstärker fließt eine kleine Menge an Strom - gewöhnlich einige Milliampere oder weniger - in die Eingangsschaltkreise des Operationsverstärkers.
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Null-Ausgangsimpedanz: Bei einem idealen Operationsverstärker hat der Ausgangsschaltkreis eine interne Impedanz von Null, was bedeutet, dass die vom Ausgang gelieferte Spannung unabhängig von der Last, die der Schaltkreis auf ihn ausübt, gleich ist. Der Ausgang ist verbunden.
In der Realität haben die meisten Operationsverstärker eine Ausgangsimpedanz von einigen Ohm, was bedeutet, dass die tatsächliche Spannung, die vom Ausgangsanschluss bereitgestellt wird, in Abhängigkeit von der mit dem Ausgang verbundenen Last um einen kleinen Betrag schwankt.
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Nulloffset-Spannung: Die Offset-Spannung ist die Höhe der Spannung am Ausgangsanschluss, wenn die beiden Eingänge exakt gleich sind. Wenn Sie beide Eingänge zum Beispiel mit Masse verbinden, sollte am Ausgang genau 0 V anliegen.
In der Realität haben reale Operationsverstärker eine sehr kleine Spannung am Ausgang, selbst wenn beide Eingänge geerdet sind, miteinander verbunden sind oder überhaupt nicht verbunden sind. Bei den meisten Operationsverstärkern beträgt diese Offsetspannung nur wenige Millivolt.
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Unbegrenzte Bandbreite: Der Begriff Bandbreite bezieht sich auf den Bereich von Wechselstromfrequenzen, innerhalb dessen ein Operationsverstärker genau verstärken kann. In einem idealen Operationsverstärker hat die Frequenz des Eingangssignals keinen Einfluss darauf, wie sich der Operationsverstärker verhält. In realen Operationsverstärkern arbeitet der Operationsverstärker nicht gut über einer bestimmten Frequenz - typischerweise ein paar Megahertz (Millionen von Zyklen pro Sekunde).
Die Eigenschaften werden oft mit den folgenden zwei "goldenen Regeln" der Operationsverstärker zusammengefasst:
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Die Ausgabe versucht, alles Nötige zu tun, um die Spannungsdifferenz zwischen den Eingängen auf Null zu bringen.
Diese Regel, die nur für Verstärkerschaltungen mit geschlossener Schleife gilt, bedeutet, dass die Rückkopplung, die vom Ausgang zum Eingang gesendet wird, bewirkt, dass die beiden Eingangsspannungen gleich werden.
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Der Eingang zieht keinen Strom.
Diese Regel bedeutet, dass die Eingangsklemmen die an ihnen liegende Spannung betrachten, aber keinen Strom in den Operationsverstärker fließen lassen.
Obwohl kein wirklicher Operationsverstärker den Standards des idealen Operationsverstärkers entsprechen kann, kommen die meisten ziemlich nahe. Nahe genug, dass Sie einen Operationsverstärker-Schaltkreis sicher entwerfen können, als wären die Operationsverstärker ideal. Insbesondere gelten die beiden goldenen Regeln: Die Rückkopplung gleicht die Eingangsspannungen aus und der Operationsverstärker zieht keinen Strom vom Eingang.
