Viele Operationsverstärkerschaltungen sind so ausgelegt, dass sie eine bekannte endliche Verstärkung ergeben, wenn sie unter Verwendung idealer Komponenten einschließlich eines Operationsverstärkers mit unendlicher Verstärkung konstruiert werden. In der Praxis werden solche Schaltungen immer mit nicht idealen Bauteilen aufgebaut, und ihr Verhalten entspricht nicht ganz dem, was sich aus idealen Bauteilen ergeben hätte. Betrachten Sie einen sehr einfachen Verstärker:
simulieren Sie diese Schaltung - Schaltplan erstellt mit CircuitLab
Bei Verwendung idealer Komponenten beträgt die Verstärkung (R1 + R2) / R2; Ich werde das den "nominalen Gewinn" nennen. Wenn ein Operationsverstärker in einer tatsächlichen Schaltung eine konstante Open-Loop-Verstärkung aufweist, beträgt die Verstärkung 1 / (R2 / (R1 + R2) + 1 / opAmpGain). Wenn die Open-Loop-Verstärkung des Operationsverstärkers viel größer als (R1 + R2) / R2 ist, ist 1 / opAmpGain im Verhältnis zu R2 / (R1 + R2) sehr klein, und der genaue Wert spielt keine Rolle viel. Selbst wenn die Verstärkung im offenen Regelkreis aufgrund von Faktoren wie der Frequenz oder - noch schlimmer - der Eingangsspannung variieren würde, wären die maximale und minimale Verstärkung für die Schaltung relativ nahe beieinander. Wenn beispielsweise die Verstärkung im offenen Regelkreis zwischen 500x und 1000000X variieren könnte, würde die Nettoverstärkung der Schaltung von etwa 9,8x bis 10x reichen. Mehr Abwechslung als für manche Anwendungen ideal, aber immer noch recht klein.
Wenn R1 auf 99K geändert würde (Änderung der nominalen Verstärkung von 10x auf 100x), würde sich die Empfindlichkeit der Schaltung gegenüber der tatsächlichen Verstärkung des Operationsverstärkers mehr als verzehnfachen. Dieselbe Variation der tatsächlichen Verstärkung des Operationsverstärkers würde dazu führen, dass die Nettoverstärkung der Schaltung von etwa 83x bis 100x reicht - eine viel größere Variation. Wenn man stattdessen die unten gezeigte Schaltung (für 10-fache Verstärkung) mit einer zweiten Kopie kaskadieren würde, hätte die resultierende Schaltung eine Verstärkung, die von etwa 96-fach bis 100-fach reichen könnte. Ein größerer Grad an relativer Unsicherheit als bei Verwendung einer Kopie dieser Schaltung, aber viel kleiner als bei dem Versuch, eine 100-fache Verstärkung in einer Stufe zu erzielen.
Eine Verstärkung von 60 dB würde eine Spannungsverstärkung von 1000: 1 bedeuten. Während ein Operationsverstärker mit einer ausreichenden Verstärkung im offenen Regelkreis, um eine nominelle Verstärkung von 1000: 1 bei Audiofrequenzen praktisch zu machen, billiger sein kann als zwei Operationsverstärker mit geringfügig schlechteren Spezifikationen, sind Operationsverstärker, die bei solch höheren Verstärkungen gut funktionieren, geeignet viel teurer sein. Bei einer gewissen Verstärkung ist die Verwendung von zwei billigeren Verstärkern praktischer als die Verwendung eines Verstärkers, dessen Qualität ausreicht, um bei der höheren Verstärkung gut zu funktionieren.
