5.7 Der Differenzverstärker

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.