Operationsverstärker

Komparator
(c) Friedrich Sick
op-4
Klicken für eine Seite zurück Zur nächsten Seite
    Ein Komparator ist eine elektronische Schaltung, die zwei Spannungen vergleicht und anzeigt, welche der beiden höher ist, aber nicht wie groß die Differenz ist. Es handelt sich also praktisch um einen 1-Bit-Analog-Digital-Umsetzer.
  • Operationsverstärker sind Differenzverstärker mit sehr hoher Grundverstärkung. D.h. schon kleinste Eingangsspannungsdifferenzen führen an die Aussteuergrenze. Sie arbeiten also als Komparatoren. (Siehe Schaltungsbeispiel!)
  • Das Beispiel zeigt allerdings, dass mit OP´s keine hohe Flankensteilheit erreicht wird. Das liegt daran, dass
    • sie für den Betrieb mit Gegenkopplung ausgelegt sind und fast immer eine interne Frequenzkompensation besitzen, die die Verstärkung bei hohen Frequenzen reduziert.
    • ihre Erholzeit aus der Sättigung meist lang und undefiniert ist.
  • Komparatoren sind deshalb speziell ausgelegte Differenzverstärker, die auch bei hohen Frequenzen noch große Flankensteilheit aufweisen. Z.B. der LM339 oder LM393 mit mehreren Komparatoren auf einen Chip.
  • Einsatz finden Komparatoren z.B.
    • in der Automatisierungstechnik als Schwellwertgeber.
    • als Trigger in Frequenzzählern und Oszilloskopen
    • in der Digitaltechnik zur Impulsgenerierung und Analog-Digital-Umsetzung
unbeschalteter OP hat Komparator-Funktion
LM741 im Komparator-Betrieb:

Kenndaten:
Sp´sverstärkung Vo=2*105
max Ausgangssp´g. Ûa=+/-21V
Anstiegsgeschw. SR=0,5V/µs

Betriebsdaten:

  • Umschaltzeit:

    tu = 2*Ûa/SR

    42V/0,5V/µs = 84µs

  • Umschaltspannung:

    Ueu = Ûa/Vo

    21V/2e+5 = 105µV