inverterende verterker

 

Werking 
Door de zeer hoge versterking van de opamp zal een gering spanningsverschil tussen de beide ingangen de uitgang tot aan de voedingsspanning sturen. De terugkoppeling voorkomt dit. De uitgang levert zo veel stroom door R2 als nodig is om de spanning op de inverterende ingang gelijk te maken aan die op de niet-inverterende ingang (0 Volt). R1 en R2 vormen een soort hefboom rond het spanningsniveau op de inverterende ingang. Met name in Amerikaanse literatuur wordt dat verschijnsel wel het virtuele aardpunt genoemd. Deze term is zeer misleidend. Allereerst verschijnt op de inverterende ingang bij een vlekkeloos werkende opamp-schakeling de spanning van de niet-inverterende ingang. Wanneer die ingang geen nul volt voert, maar bijvoorbeeld de halve voedingsspanning, zal de inverterende ingang dat ook doen: wég "virtueel aardpunt". Verder is de mate waarin de spanning op de inverterende ingang de spanning op de niet-inverterende ingang volgt afhankelijk van diverse factoren. De versterking van het IC is een belangrijke en wanneer de gebruikte signalen de 10.000 Hz te boven gaan wordt de afwijking doorgaans aanzienlijk. Het "aardpunt" voert dan wel degelijk een goed meetbaar signaal!
 
Regel 1: De opamp zal z'n uitgang zodanig proberen in te stellen dat de verschilspanning tussen de + en de - ingang zo klein mogelijk wordt.  
Regel 2: Door de ingangen loopt (bijna) geen stroom.

          schema

Als je hier  regel 1 toepast zie je dat de opamp probeert om de - ingang op GND potentiaal te houden. Bij een bepaalde Uin loopt er door R1 dan een stroom I = Uin / R1. Vanwege regel 2 kan die stroom alleen maar verder door R2. Daarvoor is een spanning  Uout nodig gelijk aan I maal R2. 

Als je dit weer invult vind je dat Uout = - Uin * R2/R1. Let op het min-teken. De uitgangsspanning is tegengesteld aan de ingangsspanning, daarom noemen we het een inverterende versterker.

wipplank     wipplank2

Je kunt je de schakeling ook voorstellen als een wip. Het scharnierpunt stelt de -ingang voor, en de planklengtes ter weerszijden stellen de weerstanden R1 en R2 voor. Bij de wip uit de speeltuin zit het scharnier in het midden en zijn R1 en R2 gelijk. Je weet uit je jeugdervaringen wel dat de ene kant net zoveel omhoog gaat als de andere kant naar beneden gaat. 

Je kunt een wip natuurlijk ook met verschillende planklengtes maken. (doe voor het gemak even of de plank zelf niets weegt) De uitslagen die de plank-einden maken zijn evenredig met de lengte verhouding.