Invertierender Verstärker

Schaltung eines Invertierenden Verstärkers
Der invertierende Verstärker ist eine Grundschaltung des Operationsverstärkers. Der Operationsverstärker wird dabei mit Parallel-Spannungs-Gegenkopplung betrieben. Dazu wird ein Teil der Ausgangsspannung über den Widerstand R2 auf den negativen Eingang (-) des Operationsverstärkers zurückgeführt. Die Eingangsspannung Ue liegt über den Widerstand R1 am negativen Eingang des Operationsverstärkers an. Der nichtinvertierende Eingang (+) wird direkt oder über einen Widerstand an Masse gelegt.
Durch den invertierenden Betrieb geht die Ausgangsspannung, beispielsweise bei einer positiver Eingangsspannung, so weit ins Negative, so dass der Punkt S immer nahe dem Nullpotential (0 V) liegt.
Der Punkt S wird als virtueller Nullpunkt bezeichnet. Er liegt bezogen auf das Massepotential auf etwa Null.

Verstärkungsfaktor vU

Verstärkungsfaktor
Die Spannungsverstärkung VU ist nur von der äußeren Beschaltung des Operationsverstärkers abhängig!
Die invertierende Verstärkerschaltung kehrt das Vorzeichen der Eingangsspannung um. Aus +Ue wird -Ua bzw. aus -Ue wird +Ua, multipliziert mit den beiden Gegenkopplungswiderständen.
Es gilt: Formel(evt. hat der Wert der Spannungsverstärkung ein negatives Vorzeichen)

Eingangswiderstand re

Eingangswiderstand
Der Eingangswiderstand re des invertierenden Verstärkers wird durch den Widerstand R1 bestimmt. Er belastet die Signalquelle.

Ausgangswiderstand ra

Ausgangswiderstand
Der Ausgangswiderstand ra des invertierenden Verstärkers ist sehr klein. Die Schaltung wirkt wie eine Spannungsquelle.

Anwendungen

Ein Mangel dieses Verstärkers ist der relativ niedrige Eingangswiderstand. Er kann mit dem Widerstand R1 bestimmt werden. Bei hoher Verstärkung muss der Widerstand R2 einen übermäßig hohen Wert haben.
Da aber ein Verstärkungsfaktor VU von 1 möglich ist, kann der invertierende Verstärker als Filterschaltung und Analogrechenverstärker verwendet werden.

Messtechnisch hat der invertierende Verstärker den interessanten Vorteil, dass er auch aktiv abschwächen kann, wenn R1 größer ist als R2. Damit ist es möglich, dass man sehr hohe Spannungen präzise messen kann. Die Schaltung selbst muss dabei nicht auf die hohe Messspannung angepasst sein, da die hohe Spannung nirgends in der Schaltung erscheint. Der invertierende Eingang ist virtuell identisch mit der Masse, die am nichtinvertierenden Eingang anliegt.

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