Der Operationsverstärker in der Potentialerklärung.

 

Der Operationsverstärker arbeitet im Zustand der Definition durch vier Potentiale:

 

Die Betriebsspannungen bilden die à Leistungspotentiale.

 

Handelt es sich um eine positive UND eine gleichwertige negative Speisespannung

 

V(+)+V(-)=0

 

betrachte man die Spannungsversorung als à gespiegelte Leistungspotentiale.

 

Schlösse man den Eingang für die negative Speisespannung des OPV etwa an Masse (GND), so wäre die Masse ein virtuelles negatives Leistungspotential in Bezug auf die Hälfte der positiven Speisespannung

 

Vcc+/2

 

an den wirksamen Steuereingängen.

 

Der invertierende und der nicht-invertierende Steuereingang schließt die relativen Steuerpotentiale P(+) und P(-) an.

 

Plus und Minus als Bezeichnung an den Steuereingängen bezeichnen die sinngemäße Steuerwirkung in der Relation der Steuerpotentiale zueinander in Bezug auf die anliegenden Leistungspotentiale (Vcc+ und Vcc-).

 

Exkurs: Man stelle sich die Sache vor wie eine Rolltreppe: Die Höhe der Rolltreppe ist das gesamte Leistungsvermögen, der abarische Punkt in der Mitte der Höhe dieses „Eskalators“, an welchem die nach oben gerichtete Spannung Vcc+ die nach unten gerichtete Spannung Vcc- exakt aufhebt, beschreibt das Null- Steuerpotential als Referenz für den Ruhezustand, wenn

 

P(+)=P(-)=(Vcc+)+(Vcc-)=0

 

Die Leistungspotentiale sind absolute Potentiale, die Steuerpotentiale sind relative, dependente, und damit relativ zueinander dynamische Potentiale, wobei es sich um komplementäre Relationen handelt, d.h. das eine Potential definiert sich immer durch den Wert des anderen, - und umgekehrt.

 

WICHTIG: Diese Betrachtung wird unternommen, da eine Masse (GND) in der Regelbetrachtung immer relativ dynamisch zum Signaleingang wirkt, denn die Masse definiert das anliegende Steuersignal >>> dynamisch reziprok<<<.

 

Liegen etwa in an zwei Potentialen einmal die Masse und einmal z.B. +5VDC an, so verhält sich die Masse zu den anliegenden +5VDC wie ein eigenständiges Potential von -5VDC gegenüber dem Steuerpotential.

 

Die Betrachtung kommt damit ohne absolute Bezugspotentiale aus und beschränkt sich auf eine bloße Relation zweier Zustände an den Steuereingängen, wobei von diesen Zuständen keiner dominiert, weil jeder Zustand nur im Bezug zu seinem Komplementär auftreten kann, damit eine Wirkung überhaupt eintritt.

 

Dies ist wichtig, da die Beschreibung der vier Grundzustände eines OPV:

 

• Nicht – invertierender Verstärker
• Invertierender Verstärker

 

• Nicht – invertierender Komparator (Schmitt – Trigger)
• Invertierender Komparator (Schmitt – Trigger)

 

 

also nur anhand der relativen Steuerpotentiale möglich ist.

 

Die Formulierung der Wirkung wird damit kongruent gleichsinnig oder gegensinnig.

 

D.h. der nicht – invertierende Verstärker entspricht dem invertierenden Verstärker, allein die Relation des dynamisch beschalteten Steuerpotentials zu seinem Antagonisten im konstanten Potential bestimmt die Wirkung.

 

Man vertauscht nur den aktiven Zustand des dynamisch wirkenden Steuerpotentials ohne das System damit auch nur irgendwie anders zu formulieren!

 

Damit reduziert sich die Betrachtung auf ein

 

• konstantes Potential (Ruhepotential)

 

und ein

 

• relativ dynamisches Potential (Steuerpotential).
•  

 

Die Relativität als Naturgesetz definiert nämlich, dass in einem System, in dem zwei Größen in einem abhängigen Bezug zu einander stehen, gar nicht bestimmbar ist, welche Größe in der dualen Wechselwirkung dynamisch oder konstant ist.

 

Auf einander bezogen ist der eine nämlich immer gegenüber dem anderen reziprok dynamisch und der Antagonist ist die nur willkürlich festgelegte konstante Größe.

 

Die Erde entfernt sich mit gleicher Geschwindigkeit von einer Rakete, wie die Rakete sich von der Erde aus betrachtet gleichsam entfernt. Im System zwischen Rakete und Erde bestimmt nur der Standpunkt des Betrachters die Behauptung, wer sich von wem entfernt, aber letztlich im System zwischen Erde und Rakete tun beide - - in der Relation zueinander … das Gleiche, nur jeweils umgekehrt.

 

 

Der Operationsverstärker ist damit auch als

 

Relationsverstärker

 

oder

 

Relationsschalter

 

zu betrachten, er regelt

 

ENTWEDER

 

in der negativen Gegenkopplung den proportionalen Verstärkungsabstand in Volt, wobei der Spannungsteiler in der Gegenkopplung die Relation des Verstärkungsabstandes so regelt, bis die Verstärkung über den Spannungsteiler an den invertierenden (gegensinnigen) Steuereingang die Potentiale wieder ausgleicht:

 

P(+)+P(-)=0

 

Man kann auch sprechen:

 

Eine Gegenkopplung ist eine Definition über einen Spannungsteiler, ab welchem Grad der Verstärkung die Steuerpotentiale durch die Rückspeisung wieder gegeneinander aufgehoben sind.

 

ODER

 

im Fall des Schmitt – Triggers die Schaltschwelle in Bezug auf das in Mitkopplung anliegende jeweilige à gegensinnige Leistungspotential.

 

In der Betrachtung des Potential alleine ergibt sich, dass der analoge Verstärke nur die gekehrte logische Verknüpfung des Schwellenschalters darstellt, - und umgekehrt.

 

Hieraus leitet sich ab:

 

Der analoge Verstärker ist der logische Kehrwert des Schwellenschalters

 

und

 

die Invertierung ist der Gegensinn des anliegenden Signals.

 

Damit gibt es eine Beziehung von:

 

zwei funktionellen Komplementären

 

und

 

zwei logischen Komplementären.

 

 

Und nun kommt die Zusammenfassung dieser nur oberflächlich kompliziert erscheinenden Betrachtung:

 

Ich komme in der Beschreibung des Operationsverstärkers mit vier Prämissen aus, die ich nur memorieren muß, den eben genannten:

 

Zwei logisch komplementär verknüpften Zuständen und ihren funktionellen Komplementärzuständen, die sich aber aus den Potentialen als nur ein relativer Zustand ergeben !

 

Letztlich muß man sich nur ein Bild merken um daraus alle anderen Wirkungen ableiten zu können.

 

Es gibt

 

• vier definierende Potentiale als Attribut zum Operationsverstärker

 

und

 

• vier Zustände aus dem Wesen des Operationsverstärkers.

 

 

 

Die Wirkung kann behauptet werden als die Summe aus der wesentlichen Anlage der Sache an sich und der Wirkung auf der Sache als solcher.

 

 

Konklusion:

 

Damit ist der digitale Zustand der komplementäre Kehrwert der analogen Regelung… und umgekehrt.

 

Dem

 

proportionalen Verstärkungsabstand

 

steht der

 

proportionale Schaltzustand

 

gegenüber.

 

Die absoluten Leistungspotentiale wirken einmal

 

relativ (Gegenkopplung und Verstärkungsabstand à analog)

 

und einmal

 

imperativ (Mitkopplung und Schaltzustand à digital).

Wenn Studenten und Schüler sich nur einen Abend lang diese alternative Erklärung zueigen machen, ersparen sie sich Wochen an dem Heranbilden der logischen Kompression aus einer Vielzahl von Lehrbüchern, die diese logische Verdichtung nicht wiedergeben.

 

Man muß sich nur auf diese Betrachtung einlassen, dann wird die Sache nach Hinten heraus sehr sehr einfach.

 

Es geht nur um zwei - - logische - - Prinzipien und zu diesen um zwei Invertierungen der Wirkung und Rückwirkung.

 

Man muß sich nur vier Parameter merken.

 

Das ist G-ttes Handwerk, er hat alles so gebaut, dass es eine einfache Logik gibt, die am Baum der Erkenntnis wächst. Jede Entdeckung ist ein Geschenk G-ttes, damit wir ihn in diesen Werken erahnen können.