Operationsverstärker mit Strom- oder Spannungsrückkopplung, das ist hier die Frage!

Antwort: Wenn es um die Wahl des richtigen Operationsverstärkers geht, mögen einige vielleicht behaupten, dies sei eine Art persönliche Präferenz oder Geschmacksache. Genau wie im richtigen Leben neigen wir dazu, Dinge unseren persönlichen Erfahrungen entsprechend zu wählen (dies gilt auch für OPVs). Das ist möglicherweise der Grund, warum Ingenieure recht häufig Operationsverstärker mit Spannungs- statt mit Stromrückkopplung wählen. Aber warum ist das so?

Sicher gibt es viele Gründe dafür. Einer davon mag die bloße Anzahl sein. Es stehen mehr Operationsverstärker mit Spannungs- als mit Stromrückkopplung zur Verfügung. Ein anderer Grund ist die Ausbildung. An den Hochschulen wird meist der Operationsverstärker mit Spannungsrückkopplung gelehrt. Bei vielen Operationsverstärker-Beispielen in Lehrbüchern, Labors oder Simulationen geht es um Spannungsrückkopplung. In den Lehrbüchern findet man nur wenige Beispiele von Operationsverstärkern mit Stromrückkopplung. Und falls doch, werden sie nur kurz erwähnt.

An dieser Stelle können nicht alle Unterschiede und Optionen von Operationsverstärkern mit Strom- und Spannungsrückkopplung abgedeckt werden. Einige Punkte sollen aber diskutiert werden.

Zunächst einmal funktionieren für Operationsverstärker mit Spannungs- und Stromrückkopplung die gleichen Schaltungsgleichungen – man muss also an dieser Stelle nichts Neues lernen. Operationsverstärker mit Spannungsrückkopplung weisen ein festes Verstärkungs-Bandbreiten-Produkt auf. Operationsverstärker mit Stromrückkopplung hingegen nicht. Damit kann man bei einem Operationsverstärker mit Stromrückkopplung eine hohe Verstärkung und eine hohe Bandbreite haben.

Operationsverstärker mit Spannungsrückkopplung haben zwei Punkte mit hoher Eingangsimpedanz – Operationsverstärker mit Stromrückkopplung nur einen, den nichtinvertierenden Eingang.

Der invertierende Eingang hat eine niedrige Impedanz. OPVs mit Spannungsrückkopplung haben eine „Open Loop Gain”, Operationsverstärker mit Stromrückkopplung hingegen eine „Open Loop Transimpedanz”.

Operationsverstärker mit Stromrückkopplung haben gegenüber Operationsverstärkern mit Spannungsrückkopplung sehr große Bandbreiten und sehr hohe Spannungsanstiegsgeschwindigkeiten (Slew Rates). Der Rückkopplungswiderstand spielt bei Operationsverstärkern mit Stromrückkopplung gegenüber Operationsverstärkern mit Spannungsrückkopplung eine große Rolle für die Stabilität. Dies begrenzt die Auswahl des Rückkopplungswiderstands (den Wert kann man dem Datenblatt des Herstellers entnehmen) und kann ferner den Wert des Widerstands zu Verstärkungseinstellung limitieren.

Operationsverstärker mit Spannungs- oder Stromrückkopplung betreffend ist das hier Gesagte nur die Spitze des Eisbergs.

Operationsverstärker mit Stromrückkopplung geben Ingenieuren eine weitere leistungsstarke Option zur Schaltungsentwicklung an die Hand. Wenn Ihnen das nächste Mal nach einem Operationsverstärker mit Spannungsrückkopplung ist, dann sollten Sie sich einen Augenblick Zeit nehmen, und noch einmal überlegen – vielleicht finden Sie eine andere tolle Alternative.

Von Uwe Bröckelmann nach Unterlagen von Analog Devices.

2 Gedanken zu „Operationsverstärker mit Strom- oder Spannungsrückkopplung, das ist hier die Frage!“

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