Was ist ein LeistungsOperationsVerstärker ?


 
Der LOV ist die Kombination eines Operationsverstärkers am Eingang mit einer Leistungsendstufe.

Unser SERVOWATT-Konzept bietet mehr. Die erste Stufe ist nicht nur verstärkend oder invertierend, sondern sie kann mit ihrer hochwertigen Differenz-Eingangsstufe selbst analoge Rechenoperationen wie Addition, Subtraktion, Integration, Differenziation präzise durchführen. Das macht unsere Verstärker universell einsatzfähig. Darüberhinaus können diese direkt aus der Regelungsstrecke auch weitere Spannungen oder Ströme aus Signalgebern für Geschwindigkeit, Kraft, Drehmoment, Druck, Temperatur usw. mitverarbeiten. Die Leistungsendstufen wurden zur Lieferung von 2- bis 6-fachen Impulsströmen entsprechend überdimensioniert und arbeiten überaus zuverlässig.

Das Differenzverstärker-Prinzip

Ein Operationsverstärker ist im Prinzip ein Differenz- verstärker, der diese Differenzspannung am Eingang hochverstärkt, damit am Ausgang eine Spannung sich einstellt, die mit Hilfe der Schaltung so weit genügt, dass am Eingang zwischen E- und E+ die Spannung wirklich zu Null wird! Die Widerstandswerte übernehmen hierbei die Bewertung der zu verarbeitenden Spannungen zusammen mit Kondensatoren die Frequenzgang-Funktionen. Alle LOV´s werden von uns unbeschaltet geliefert, denn erst durch die Beschaltung bekommen die Verstärker ihre Funktion definiert. In Seiten 22 und 23 sind die wichtigsten Schaltungsbeispiele aufgeführt.

Die wichtigsten Eigenschaften eines LOV´s sind DC-Genauigkeit, Schnelligkeit und stabiles Betriebsverhalten. Alle Eigenschaften gleichzeitig zu optimieren ist aus Erfahrung nicht möglich. Aus diesem Grund gibt es auch kundenspezifische Sonderversionen mit besonderen Eigenschaften wie z.B. für höhere Frequenzen.

Lesen hierzu das 463 Seiten starke Buch "OP Amps For Everyone" von Texas Instruments in unserer Homepage www.servowatt.de
 

  Negativbeispiel
Instabilität: Einschwingvorgänge bis Dauerschwingen,
  besonders bei kleinen Verstärkungen
Empfindlichkeit gegen kapazitive Belastung
 
Stabiles Betriebsverhalten als wichtigstes Kriterium

Jede Verstärkerstufe verursacht bei höheren Frequenzen eine Phasenverschiebung von 90°. Somit können schon 2 Verstärkerstufen mit 180° bereits ein instabiles, d.h. schwingungsfähiges System bilden. Alle integrierten OP-Amps wie z.B. der 741 haben üblicherweise schon mehr als 3 Verstärkerstufen und müssen deshalb intern kompensiert werden. Kommt mit einer Boosterendstufe noch eine verstärkende Stufe hinzu, gibt es zwangsläufig Stabilitäts-probleme. Der Verstärker schwingt und muss kompensiert werden um den Frequenzgang bzw. die Phase bei höheren Frequenzen zu korrigieren. Bereits 1970 lösten wir dieses Stabilitätsproblem, indem wir einen diskreten, 2-stufigen Eingangsverstärker entwickelten, der die Endstufe direkt antreibt.

Der Leistungs-Operations-Verstärker als bewährtes Lösungsprinzip. Der Gedanke war einfach, die Realisation nicht. Viele Jahre Erfahrung und Weiterentwicklung waren notwendig, um dieses Prinzip zu universell einsetzbaren Geräten umzusetzen. Nach wie vor müssen diese Verstärker diskret aufgebaut werden, um viele der gewünschten Eigenschaften gleichzeitig zu vereinen, wie:

DC-Langzeitstabilität im µV-Bereich
Hohe interne Verstärkung und Linearität
Leistungsbandbreite höher als 20 kHz,
  mit Sonderversionen über 200KHz hinaus
Absolut störungsfreie lineare Endstufe
Beliebig beschaltbar
Ausgang kapazitiv belastbar
Dauerkurzschlussfestigkeit am Ausgang
Fähigkeit, hohe Impulsströme über den
  Dauerstrom hinaus zu liefern

 

Mit einem stabilem L. O. V. kann man durch entsprechende
Beschaltung viele Aufgaben der Regelungstechnik stabil
lösen, ohne den Einsatz weiterer Hilfsverstärker!