Operationsverstärker
Ein Operationsverstärker (Abk. OP, OPV, OPA, OpAmp, seltener OpV, OV, OA) ist ein gleichspannungsgekoppelter Verstärker mit einem sehr hohen Verstärkungsfaktor. Der Name stammt aus der Verwendung in Analogrechnern und geht auf den mathematischen Begriff des Operators bzw. der Rechen-Operation zurück. Die Grundschaltung des Operationsverstärkers ist der Differenzverstärker. Durch äußere Beschaltung lassen sich viele verschiedene Funktionen festlegen. Damit sind Operationsverstärker Universalbausteine der signalverarbeitenden Analog-Elektronik. Sie sind als integrierter Schaltkreis günstig herzustellen und als elektronisches Bauelement sehr verbreitet.
Der übliche Operationsverstärker nimmt die Differenz zweier Spannungen auf und gibt sie verstärkt als eine auf Masse bezogene Spannung aus. Entsprechend sind die Eingänge hochohmig, der Ausgang ist niederohmig. Versorgt wird der Operationsverstärker herkömmlich mit einer gegen Masse positiven und einer negativen Spannung. Für besondere Anforderungen sind auch spezielle Varianten vorhanden. Soll der Normalfall von anderen Varianten abgegrenzt werden, wird der OP auch als VFA (engl. Voltage Feedback Amplifier) bezeichnet, auch sind weitere Nomenklaturen in Verwendung wie VV-OPV nach Tietze-Schenk.Der Operationsverstärker genügt häufig den Erwartungen an einen idealen Baustein. Bei der Vielzahl an Anwendungen kann man aber durchaus an eine der Grenzen der Idealisierung stoßen. Daraus ist eine große Variationsbreite angebotener Schaltkreise entstanden, die jeweils in eine spezielle Richtung optimiert sind.
Das Verhalten einer Schaltung wird weitgehend nur durch ein Rückkopplungsnetzwerk bestimmt. Dessen Zusammenwirken mit dem OP drücken elementar und sehr hilfreich die „goldenen Regeln des VFA“ aus:
Durch die Eingänge fließt kein Strom, und der Ausgang des gegengekoppelten OP versucht, die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Eingängen auf null zu bringen. Für die Behandlung von Fällen, die so nicht genügend zutreffend beschreibbar sind, gibt es erweiterte Ersatzschaltbilder.
