Die Auswahl des richtigen Operationsverstärkers (kurz: Op-Amp) für Ihr DIY-Projekt kann eine schwierige Aufgabe sein. Die Vielfalt an Op-Amps ist vergleichbar mit der Anzahl der Sterne am Himmel und die Anzahl der Spezifikationen im Datenblatt ist manchmal überwältigend, also wie wählt man den richtigen Op-Amp für ein spezifisches Projekt aus? Im Folgenden möchte ich Ihnen einen Überblick über die wichtigsten Datenblatts-Spezifikationen geben, auf die Sie achten sollten. Dieser kleine Ratgeber richtet sich an Elektronik-Anfänger, die tiefer in das Thema der Operationsverstärker einsteigen möchten.
Was ist ein Operationsverstärker?
Ein Operationsverstärker ist im Grunde ein Differenzverstärker mit sehr hoher Verstärkung (im Idealfall unendlich). Er verfügt über einen invertierenden und einen nicht-invertierenden Eingang, einen Ausgang und natürlich Anschlüsse für die Stromversorgung. Durch die Verwendung von Gegenkopplung vom Ausgang zu einem der Eingänge können Sie viele verschiedene Schaltungen realisieren, beispielsweise invertierende und nicht-invertierende Verstärker (mit endlicher Verstärkung), Integratoren, Differenziatoren, Tiefpass- und Hochpass-Filter und vieles mehr. Für weitere Informationen zu den verschiedenen Schaltungen empfehle ich Ihnen, Texas Instruments' \"AN-20 An Application Guide For Op Amps”.
Die wichtigsten Datenblatts-Spezifikationen:
1. Versorgungsspannung
Die eine wichtigste Spezifikation, die Sie im Datenblatt überprüfen sollten, ist der Versorgungsspannungsbereich. Sie finden ihn unter „Recommended Operating Conditions". Wenn Ihre Versorgungsspannung zu niedrig ist, funktioniert Ihr Op-Amp nicht ordnungsgemäß, wenn sie zu hoch ist, können Sie ihn sogar beschädigen.
2. Eingangsspannungsbereich
Diese Spezifikation wird manchmal übersehen. Der Eingangsspannungsbereich definiert den zulässigen Spannungsbereich Ihrer Eingänge ohne Fehlfunktion des Op-Amps. Op-Amps mit Rail-to-Rail-Eingängen haben einen Eingangsspannungsbereich von V- < Vin < V+, andere können nur die positive oder die negative Schiene oder keine von beiden enthalten.
Beispiel:
Der typische Eingangsspannungsbereich des TL072 umfasst die positive Schiene und benötigt 3 Volt Abstand zur negativen Schiene:
V- + 3V < Vin < V+ →bei 10V Versorgungsspannung liegt Ihr Eingangsspannungsbereich zwischen 3V und 9V
Unter „Recommended Operating Conditions" fügt TI einen großen Sicherheitsabstand hinzu:
V- + 4V < Vin < V+ – 4V →bei 10V Versorgungsspannung liegt Ihr Eingangsspannungsbereich nur zwischen 4V und 6V.
Wenn Sie Ihre Schaltung ordnungsgemäß auslegen möchten, müssen Sie den unter „Recommended Operating Conditions" angegebenen Spannungsbereich (Mindestwerte) verwenden, wenn Sie jedoch ein Einzelstück entwickeln, können Sie mit den typischen Werten auskommen, indem Sie die Op-Amps prüfen.
3. Eingangsimpedanz
Die Eingangsimpedanz von Op-Amps ist von besonderem Interesse, wenn die Quellimpedanz des Signals hoch ist, beispielsweise bei der Verwendung von passiven Gitarren-Pickups. In diesem Fall möchten Sie möglicherweise einen Op-Amp mit JFET-Eingängen wählen (Eingangsimpedanz geht bis zu 1000GΩ). Op-Amps mit bipolaren Eingängen haben typischerweise Eingangsimpedanzen von etwa 10MΩ.
4. äquivalentes Eingängerauschen und typische Klirrfaktor-Verzerrung
Op-Amps verstärken nicht nur Ihr Quellsignal, sondern fügen auch Oberwellen und Rauschen hinzu. Das äquivalente Eingängerauschen und die typische Klirrfaktor-Verzerrung werden entweder separat oder zusammen als THD+N angegeben.
Für Audioanwendungen ist es wichtig, einen Op-Amp mit niedriger Rausch- und Verzerrung zu wählen.
5. Versorgungsstrom
Wenn Ihr Gerät mit Batterien betrieben wird, ist es wichtig, den Versorgungsstrom im Auge zu behalten. Der Versorgungsstrom oder Ruhestrom gibt Auskunft über den Energieverbrauch des Op-Amps ohne Last.
Leider gilt die Regel, dass niedrige Versorgungsströme zu hohem Rauschen führen. Sehen Sie, die Auswahl der richtigen Komponente ist immer ein Kompromiss – willkommen in der Elektronik 😉
6. Ausgangsimpedanz
Die Ausgangsimpedanz ist wichtig, wenn die Lastimpedanz niedrig ist, beispielsweise wenn Sie Kopfhörer oder eine LED ansteuern möchten. Die Ausgangsimpedanz muss viel niedriger als die Lastimpedanz sein, sonst würde es einen großen Spannungsabfall am Ausgang geben (Spannungsteiler zwischen Ausgangsimpedanz und Lastimpedanz). Wenn Sie die Ausgangsimpedanz in Ihrem Datenblatt nicht finden, gibt Ihnen der Ausgangsstrom ähnliche Informationen.
Für detaillierte Informationen zu den oben genannten Spezifikationen und mehr empfehle ich Ihnen, TIs \"Verstehen der Betriebsverstärker-Spezifikationen“.
Wie finde ich den richtigen Op-Amp?
Persönlich verwende ich gerne die Website von Texas Instruments, da ich die für mich wichtigen Spezifikationen eingeben kann und die Website mir dann passende Op-Amps einschließlich eines ungefähren Preises anzeigt. Wenn Sie auch andere Hersteller einbeziehen möchten, ist eine großartige Möglichkeit, die Suchfunktion eines großen Distributors zu nutzen, z. B. Mouser.
Ich hoffe, dieser kleine Ratgeber ist nützlich für Sie. Wenn Sie Gitarrist sind, schauen Sie sich bitte die Produkte auf dieser Website an: Mein Unternehmen Songbird FX ist ein Hersteller von hochwertigen USB-Ladegeräten für Gitarreneffektpedale.
