Impedanzwandler + Spannungsfolger

Geschrieben von: Dennis Rudolph
Donnerstag, 28. Dezember 2017 um 18:51 Uhr

Mit dem Impedanzwandler - oft auch Spannungsfolger genannt - befassen wir uns in diesem Artikel. Dabei lernt ihr, wie man einen Impedanzwandler aufbaut, welche Eigenschaften dieser hat und wie man ihn einsetzen kann. Dieser Artikel gehört zu unserem Bereich Physik bzw. Elektrotechnik.

Zunächst einmal: Damit ihr die folgenden Inhalte zum Impedanzwandler bzw. Spannungsfolger verstehen könnt, ist es wichtig, dass ihr wisst, was ein Operationsverstärker bzw. ein nicht invertierender Verstärker ist. Wem dies noch nicht klar ist, der möge bitte diesen beiden Links folgen und die Artikel lesen.

Was ist ein Impedanzwandler? Nun, ein Impedanzwandler - manchmal bezeichnet man diesen auch als Spannungsfolger - ist eine Schaltung aus der Elektrotechnik. In den meisten Fällen realisiert man diesen mit einem Operationsverstärker. Das Besondere darin ist, dass der Minus-Eingang des Operationsverstärkers direkt mit dessen Ausgang verbunden wird. Am Plus-Eingang liegt dann die Eingangsspannung. Die Schaltung sieht damit wie folgt aus:

Impedanzwandler / Spannungswandler

Impedanzwandler Eigenschaften

Welche Eigenschaften hat jetzt so ein Impedanzwandler? Nun, im idealen Zustand sind dies:

  • Die Verstärkung ist 1
  • Die Eingangsspannung ist also gleich der Ausgangsspannung
  • Der Eingangswiderstand ist unendlich
  • Der Ausgangswiderstand ist null

In der Praxis werden diese Angaben fast, aber eben nicht ganz erreicht. Die Verstärkung ist nicht ganz exakt 1, Eingangs- und Ausgangsspannung sind nicht 100% identisch und logischerweise ist der Eingangswiderstand zwar sehr hoch (aber nicht unendlich) und der Ausgangswiderstand sehr klein (aber eben nicht null).

Jetzt haben wir eine Schaltung mit einer Verstärkung von praktisch 1. Was soll denn das? Wofür soll man so etwas überhaupt gebrauchen können? Nun, dazu sehen wir uns einmal ein Beispiel an.

Beispiel 1:

Manchmal muss man sich in der Elektrotechnik eine Spannung generieren. Und diese soll möglichst präzise sein. Eine Möglichkeit dies zu tun ist der Einsatz einer Zenerdiode. In der folgenden Schaltung seht ihr, dass 10 V auf eine Seite eines Widerstandes gegeben wird. Auf der anderen Seite befindet sich eine Zenerdiode. Je nach genommenen Werten stellt sich dann eine bestimmte Spannung zwischen Widerstand und Zenerdiode ein, zum Beispiel 5 Volt.

Würden wir nun diese 5 V an einen Verbraucher anschließen, so würden sich die Stromverhältnisse ändern. Und dies würde zu einer Änderung der Versorgungsspannung führen, die 5 V wären also nicht konstant. Aus diesem Grund setzen wir einen Impedanzwandler dazwischen. Dieser hat konstant 5 V am Ausgang, unabhängig davon ob eine Verbraucher angeschlossen ist oder nicht. Der Strom kommt somit vom Operationsverstärker und nicht von der davor liegenden Schaltung. Und dieser liefert konstant die gewünschten 5 V.

Impedanzwandler mit Zenerdiode

Links: