Der Subtrahierverstärker mittels OPV nutzt sowohl den nichtinvertierenden Eingang als auch den invertierenden Eingang. Angeschlossen werden eingangseitig die beiden Spannungen U1 und U2. Der Subtrahierverstärker bildet aufgrund seiner äußeren Beschaltung die Differenz der beiden Spannungen.
Um die Schaltung hinsichtlich der Verstärkung zu analysieren, verwendet man das Überlagerungs- oder Superpositionsprinzip. Es werden Teillösungen gebildet, die dann zu einer Gesamtlösung zusammengefügt werden.
In einem ersten Schritt wird die Eingangsspannungsquelle U2 kurz geschlossen, so dass die Ausgangsspannung nur noch von U1 abhängt. Durch den Kurzschluss vn U2 wird R2 quasi zu Rp parallel geschaltet. Ansonsten entsteht die Grundschaltung des Invertierenden Operationsverstärkers, deren Gleichung bereits bekannt ist.
In einem zweiten Schritt schließt man nun die Eingangsspannungsquelle U1 kurz. Hierdurch entsteht die Grundschaltung des Nichtinvertierenden Operationsverstärkers, wobei die Spannung U2 noch über einen unbelastetenen Spannungsteiler, bestehend aus R2 und Rp, an den nichtinvertierenden Eingang geführt wird. Die am Plus-Eingang anliegende Spannung habe ich als U’2 bezeichnet und ersetze sie dann durch die Gleichung vom Spannungsteiler.
Nun können beide Teillösungen durch Addition zur Gesamtlösung zusammen geführt werden. Der hierbei entstandene Ausdruck für Ua ist etwas komplex, gilt aber für beliebige Widerstandswerte.
Mittels drei Annahmen hinsichtlich der Werte für R1, R2. Rk und Rp kann diese etwas komplexe Gleichung sehr stark vereinfacht werden. Werden alle vier Widerstände mit dem gleichen Widerstandswert gewählt, entsteht ganz wunderbar die sehr einfache Gleichung Ua = U2 – U1
Hier finden Sie nun das ganze Video mit meinen Erläuterungen
In einem weiteren Video habe ich diese Schaltung mit Multisim simuliert. Einmal für Gleichspannungen, aber auch für Wechselspannungen. Nachfolgend finden Sie dieses Video sowie in der Playlist „OPV“ in meinem Youtube-Kanal.