Die Verstärkung sehr kleiner Gleichspannungen mit Transistoren ist nicht ganz einfach, weil ein üblicher Silizium-Transistor eine Eingangsspannung von mindestens 0,5 V benötigt, um überhaupt zu verstärken. Man verwendet daher Differenzverstärker mit zwei Transistoren, bei denen nicht die absolute Eingangsspannung, sondern die Differenzspannung zwischen zwei Eingängen verstärkt wird. Bei gleichen Eingangsspannungen (Differenz = 0) sollen auch die Ausgangsspannungen gleich sein.
Prinzip des Differenzverstärkers
Kurzvortrag:
Differenzverstärker
Der einfache Differenzverstärker kann z.B. als Meßverstärker eingesetzt werden. Der durch den gemeinsamen Emitterwiderstand fließende Strom verteilt sich auf beide Transistoren. Bei gleicher Eingangsspannung und absolut gleichen Daten der Transistoren ergeben sich gleiche Kollektorströme und damit auch gleiche Kollektorspannungen. In der Praxis sind Transistoren nie ganz gleich. Man verwendet daher z.B. einen Trimmer zum Abgleich des Nullpunkts.
Verstärkung der Spannung eines Thermoelements
Der gezeigte
praktische Aufbau bildet einen Differenzverstärker mit einem Meßbereich
von ca. 1 mV. Damit lassen sich z.B. die extrem kleinen Eingangsspannungen
eines Thermoelements auswerten. Ein einfaches Themoelement läßt
sich leicht selbst aufbauen. Zwei dünne Drähte aus verschiedenen
Metallen (z.B. Kupfer und Konstantan) werden an einer Seite verlötet.
Erwärmt man die Lötstelle, dann entsteht eine kleine Spannung,
die proportional zur Temperaturdifferenz zwischen Lötstelle und Drahtende
ist.
Die weiter unten behandelten Operationsverstärker sind extrem verfeinerte Differenzverstärker mit nur einem Ausgang. Mit ihnen kann man Eingangspannungen im Mikrovoltbereich verstärken.