Ein Operationsverstärker hat drei wichtige Anschlüsse, die seine Funktion durch Beschaltung von Widerständen, Kondensatoren oder einfach nur Verbindungen dieser Anschlüsse beeinflusst.
Einen invertierenden Eingang, einen nichtinvertierenden Eingang und einen Ausgang.
Bei einem gegengekoppelten Operationsverstärker wird die Ausgangsspannung über ein elektronisches Bauteil, wie beispielsweise einem Widerstand, auf den invertierenden Eingang zurückgekoppelt.
Bei dieser äußeren Beschaltung versucht der OP kontinuierlich den Spannungsunterschied zwischen invertierenden Eingang (-) und nichtinvertierenden Eingang (+) auf 0V zu halten.
Denn sobald diese Differenzspannung ansteigt sorgt sie für eine Änderung der Ausgangsspannung, die dann über die Gegenkopplung wieder dafür sorgt, dass die Differenzspannung wieder abgebaut wird.
Dies wird beim invertierenden Verstärker dadurch erreicht, dass sein Ausgang so viel Spannung entgegengesetzt zur Eingangsspannung ausgibt, dass durch den Spannungsteiler R1 und R2 am nichtinvertierenden Eingang die gleiche Spannung anliegt wie am invertierenden Eingang.
Da der nichtinvertierende Eingang auf Masse geschalten ist, versucht er auch am invertierenden Eingang 0V zu erreichen.
Die Ausgangsspannung ist also zum einen von der angelegten Eingangsspannung und dem Widerstandsverhältnis R2/R1 abhängig.
Wenn das Widerstandsverhältnis z.B. 1 beträgt (also beide Widerstände gleich groß sind) fällt an Widerstand R1 und R2 gleich viel Spannung ab.
Dass nun am nichtinvertierenden Eingang die gleiche Spannung anliegt wie am invertierenden Eingang, muss die Ausgangsspannung in diesem Beispiel genau so hoch sein wie die Eingangsspannung.
Allerdings muss sie bei positiver Eingangsspannung negativ sein und bei negativer Eingangsspannung positiv, da Ein- und Ausgangsspannung auf denselben Eingang führen und sie sich entgegenwirken müssen.
Dieses Verhalten lässt sich auf jedes Widerstandsverhältnis ableiten.
Verstärkung=R2/R1 bzw. Ausgangsspannung = Eingangsspannung x R2/R1
Diese Operationsverstärkerschaltung verändert also am die Polung der Eingangsspannung und verstärkt, bzw. dämpft sie. Das die Polarität verändert wird lässt sich schon am Wort INVERTIERENDER Verstärker erkennen.
Das Video zum Operationsverstärker als invertierender Verstärker
