Invertierender vs. nichtinvertierender Verstärker: Unterschied und Vergleich

Key Take Away

1. Invertierende Verstärker kehren die Polarität des Eingangssignals um, während nichtinvertierende Verstärker dieselbe Polarität wie das Eingangssignal beibehalten.
2. Nicht invertierende Verstärker haben eine höhere Eingangsimpedanz als invertierende Verstärker, wodurch sie besser für Anwendungen geeignet sind, die eine minimale Signalverzerrung erfordern.
3. Invertierende Verstärker können eine Spannungsverstärkung von weniger als 1 erreichen, während nichtinvertierende Verstärker eine minimale Spannungsverstärkung von 1 haben.

Was ist ein invertierender Verstärker?

Ein invertierender Verstärker wird auch Operationsverstärker oder invertierender Operationsverstärker genannt. Eine funktionale Verstärkungsschaltung erzeugt einen Ausgang, der gegenüber seinem Eingang um 180 phasenverschoben ist. Er wird zur Verstärkung von Signalen unter Verwendung von Widerständen und Kondensatoren verwendet, um verschiedene Funktionen auszuführen.

Es verfügt über zahlreiche ideale Eigenschaften wie hohe Bandbreite, unbegrenzte Open-Loop-Verstärkungen, nahezu null Widerstand und unendlichen Eingangswiderstand. Es gibt drei Eingänge in einem Operations- oder Umkehrverstärker, zwei für Eingänge und einen für Ausgänge. Unter den Eingängen mit zwei Anschlüssen ist einer ein positiver (nicht invertierender) und der andere ein negativer (invertierender) Anschluss.

Umkehrverstärker werden für mathematische Operationen an Signalen wie Verstärkung, Addition, Subtraktion, Integration, Vergleich und Filterung verwendet. Bei einem invertierenden Verstärker wird das Eingangssignal an das invertierende Ende angelegt, während der nicht invertierende Anschluss geerdet ist.

Am invertierenden Anschluss wird das Rückkopplungssignal verwendet. Ein Regelkreis wird gebildet, wenn das Rückkopplungssignal einige Ausgangssignale über Widerstände zum Eingang zurückführt. Da die Open-Loop-Verstärkung so wichtig ist, hilft sie beim Absenken und präzisen Regeln der Verstärkung des Verstärkers.

Was ist ein nicht invertierender Verstärker?

Es ist ein Verstärker, der ein Ausgangssignal erzeugt und im Gegensatz zu invertierenden Verstärkern seine Phase nicht mit dem Eingangssignal ändert. Invertierende und nicht invertierende Verstärker sind aus Operationsverstärkern und zwei Widerständen mit unterschiedlichen Konfigurationen aufgebaut.

Sein Ausgangs- und Eingangssignal sind in Phase. Es verstärkt nur das Signal, ohne seine Phase zu verändern. Entgegen seinem Namen kehrt er die Signalphase nicht um. Der Eingang wird bei nichtinvertierenden Verstärkern an den nichtinvertierenden (positiven) Anschluss des Operationsverstärkers angelegt.

Andererseits ist der invertierende Anschluss über einen Widerstand geerdet. Zusätzlich wird das Feedback von seinem invertierenden Anschluss, manchmal auch als negatives Feedback bezeichnet, verwendet, um die Kontrolle zu verbessern und zu erlangen.

Der nichtinvertierende Verstärker fungiert als Spannungsfolgerschaltung, da er eine negative Rückkopplungsverbindung verwendet. Das Gerät dieses Operationskomplementärverstärkers ist der invertierende Operationsverstärker, der ein um 180 Grad phasenverschobenes Ausgangssignal erzeugt. Es verfügt über eine hohe Eingangs- und eine niedrige Ausgangsimpedanz. Diese Schaltung eignet sich perfekt für Impedanzpufferungsanwendungen.

Unterschied zwischen invertierenden und nicht invertierenden Verstärkern

Invertierende und nicht invertierende Verstärker werden als Schaltungen zur Signalverstärkung in der Elektronik verwendet. Beide haben ähnliche Funktionen, unterscheiden sich jedoch in der Konfiguration, die wie folgt ist.

1. Invertierende Verstärker können die Phase eines Signals invertieren, während nichtinvertierende Verstärker die Stufe des Signals nicht ändern. 
2. Bei invertierenden Verstärkern wird das Eingangssignal am invertierenden Anschluss verarbeitet, während der nichtinvertierende Verstärker das Signal am nichtinvertierenden Ende verarbeitet. 

Vergleich Zwischen invertierendem und nichtinvertierendem Verstärker

Parameters des Vergleichs	Invertierender Verstärker	Nicht invertierender Verstärker
Definition	Es ist eine funktionale Verstärkerschaltung, die einen Ausgang erzeugt, der gegenüber seinem Eingang um 180 phasenverschoben ist.	Es ist ein Verstärker, der ein Ausgangssignal erzeugt und im Gegensatz zu invertierenden Verstärkern seine Phase nicht mit dem Eingangssignal ändert.
Phasendifferenz	Es wandelt die Phase des Signals in 180 um.	Es wandelt die Phase des Signals in 0 um.
Eingang	Am negativen Eingangsanschluss angelegt.	Am positiven Eingangsanschluss angelegt.
Ausgang	Der erzielte Ausgang wird invertiert.	Der erzielte Ausgang ist nicht invertiert.
Masseanschluss	Der positive Eingangsanschluss ist geerdet.	Der negative Eingangsanschluss ist geerdet.

Literaturhinweise

1. Boutin, N., 1981. Aktive Kompensation des invertierenden Verstärkers eines Operationsverstärkers mit NIC. Elektronik Briefe, 25(17), pp.978-979.
2. El-Queseny, RE, Mahmoud, SA und Ibrahim, MM, 2009, August. Modellierung eines CFOA-basierten nicht-invertierenden Verstärkers unter Verwendung einer Standard-Hardware-Beschreibungssprache. In 2009 52. IEEE International Midwest Symposium on Circuits and Systems (S. 37-40). IEEE.