Operationsverstärker berechnen: Verstärkung & Bandbreite

Weil die Bandbreite nicht an der Signalverstärkung hängt, sondern an der Rauschverstärkung – und die ist beim Inverter eine andere Zahl. Ein invertierender Verstärker mit Vu = −1 (Rf = R1) hat die Rauschverstärkung 1 + Rf/R1 = 2. Bei 1 MHz GBP ergibt das 500 kHz, nicht 1 MHz. Der Grund: Die Gegenkopplung sieht das Verhältnis vom Ausgang zum Minus-Eingang, und dort teilen R1 und Rf unabhängig davon, wo das Signal eingespeist wird. Viele Rechner im Netz übergehen das.

Für die Verstärkung ja, solange die Leerlaufverstärkung des Bausteins weit darüber liegt. Für alles andere nicht: Sehr kleine Widerstände belasten den Ausgang – unter 1 kΩ wird es bei vielen Typen eng. Sehr große machen die Eingangsruheströme sichtbar und rauschen; über 1 MΩ meldet der Rechner das. In der Praxis landet man deshalb fast immer zwischen 1 kΩ und 100 kΩ.

Er bleibt dort stehen und die Signalkuppen werden abgeschnitten – aus einem Sinus wird ein Rechteck mit runden Ecken. Dabei rechnet der Rechner noch großzügig: Reale Bausteine erreichen die Betriebsspannung nicht ganz. Ein TL072 bleibt gut 1,5 V darunter, ein µA741 rund 2 V. Nur Rail-to-Rail-Typen kommen auf wenige Millivolt heran. Wer die Aussteuergrenze wirklich braucht, zieht diese Reserve noch ab.

Er trennt zwei Schaltungsteile voneinander. Sein Eingang belastet die Quelle praktisch nicht, sein Ausgang kann dagegen Strom liefern. Typischer Fall: ein hochohmiger Spannungsteiler oder ein Sensor, der zusammenbricht, sobald man ihn belastet. Dazwischen ein Spannungsfolger, und die Spannung bleibt stehen. Als Nebeneffekt hat er die volle Bandbreite des Bausteins – seine Rauschverstärkung ist 1.

Für Wechselspannungssignale um Masse herum ja, sonst wird die negative Halbwelle abgeschnitten. Mit einfacher Versorgung legt man den Plus-Eingang stattdessen über einen Spannungsteiler auf die halbe Betriebsspannung – dann schwingt das Signal um diesen künstlichen Nullpunkt. Der Rechner nimmt symmetrische Versorgung an; bei einfacher Versorgung ist die nutzbare Aussteuerung entsprechend die Hälfte.