Instrumentenverstärker Schaltungstechniken Die Vorteile der indirekten Stromgegenkopplung

Seit Kurzem sind patentierte Instrumentenverstärker mit Indirect-Current-Feedback auf dem Markt. Der Artikel zeigt Unterschiede zu den bisher bekannten Schaltungstechniken der Spannungs- und Stromgegenkopplung auf und beschreibt die Vorzüge der indirekten Stromgegenkopplung.

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Bei elektrischen Verstärkern werden Spannungs- und Stromgegenkopplung eingesetzt, um Übertragungskennlinien zu linearisieren und um gewünschte Verstärkungsfaktoren einzustellen. Dies ist nicht nur bei einzelnen Verstärkern, wie zum Beispiel bei Operationsverstärkern, sondern auch bei zusammengefügten Verstärkergruppierungen möglich. Ob Strom- oder Spannungsgegenkopplung zur Anwendung kommt, hängt von der gewählten Schaltungstechnik ab. Relativ neu sind hier Architekturen mit indirekter Stromgegenkopplung (Indirect Current Feedback).

Arten von Spannungs- und Stromgegenkopplung

Bei der Gegenkopplung wird ein Teil des Ausgangssignals auf den Verstärkereingang zurückgeführt und vom Eingangssignal subtrahiert. Dadurch erhält der Verstärker einen fest vorgegeben Verstärkungsfaktor. Während die direkte Spannungsgegenkopplung durch Rückführung eines Teils der Ausgangsspannung mit einem Widerstandsspannungsteiler leicht durchgeführt werden kann – und zum Alltag analoger Schaltungsentwicklung gehört – ist die Stromgegenkopplung vorzugsweise bei Verstärkern für hohe Frequenzen anzutreffen und hinsichtlich der externen Beschaltung enger begrenzt.

Direkte Spannungsgegenkopplung ist bei hochohmigen und direkte Stromgegenkopplung bei niederohmigen invertierten Verstärkereingängen möglich. Die jeweilige Ausführung des Verstärkers bestimmt somit die Art der einsetzbaren Gegenkopplung. Insgesamt unterscheidet man vier verschiedene Ausführungsarten von Verstärkern: Normal-, Transkonduktanz-, Transimpedanz-, und Strom-Operationsverstärker (siehe Bild 1).

Wie in Bild 1 zu sehen ist, haben der Normal- und der Transkonduktanz-Operationsverstärker hochohmige Eingänge und sind somit für Spannungsgegenkopplung bestimmt. Stromgegenkopplung ist folgerichtig den Transimpedanz- und Strom-Operationsverstärkern zugeordnet.

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