Integrator

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Beschreibung

Integrator / Integrierverstärker
Der invertierende Verstärker ist eine Schaltung mit Operationsverstärker, die sich hervorragend als aktiver Filter eignet. Die Schaltung wird als Integrator oder Integrierverstärker bezeichnet. Der Verstärkungsfaktor Vu kann dabei Null sein.
Die Grundschaltung des Integrators ist der invertierende Verstärker. Der Rückkopplungswiderstand ist durch einen Kondensator ersetzt. Mit dem Kondensator wird die Rückkopplung vom Ausgang auf den Eingang frequenzabhängig gemacht. Dadurch wird die ganze Schaltung frequenzabhängig. Mit steigender Frequenz nimmt die Ausgangsspannung ab. Der Integrator zeigt sein Tiefpassverhalten.
Bei bestimmten Anwendungen muss der Widerstand R2 in der Schaltung sein. Er ist meistens sehr hochohmig (MΩ). Bei R1 = R2 eignet sich die Schaltung zur arithmetischen Mittelwertbildung.

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Themenkreis

Spannungsverlauf


Der Operationsverstärker versucht durch Erhöhen der Spannung Ua den Kondensator C mit Strom zu laden, bis die maximale Ausgangsspannung erreicht ist. Der Kondensator C lädt sich über den Widerstand R1 mit dem Strom IC auf. Dabei steigt die Ausgangsspannung Ua an.
Wechselt die Eingangsspannung die Polarität, entlädt sich der Kondensator wieder. Die Ausgangsspannung Ua sinkt.
Die Eingangsspannung Ue fällt über den Eingangswiderstand R1 ab (invertierender Eingang = virtueller Nullpunkt).
Der Strom IC ist in diesem Beispiel konstant, da die Eingangsspannung Ue konstant ist. Das muss aber nicht immer so sein.

Bei konstanter Eingangsspannung steigt die Ausgangsspannung mit umgekehrtem Vorzeichen linear an. Die Integrationszeitkonstante τi gibt die Zeit an, bis wann die maximale Ausgangsspannung erreicht ist.
Mit steigender Frequenz nimmt die Ausgangsspannung ab. Der Integrator zeigt sein Tiefpassverhalten.


Recheck -> Dreieck
Sinus -> Cosinus
(Phasenverschiebung von 90°)
Dreieck -> sinusähnlich Weitere verwandte Themen:
  • Operationsverstärker
  • Invertierender Verstärker
  • Nichtinvertierender Verstärker
  • Summierverstärker
  • Differentiator