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 U_e 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 v_U

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

Eingangswiderstand r_e

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

Ausgangswiderstand r_a

Der Ausgangswiderstand r_a 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 V_U 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.