Hier ist eine Aufschlüsselung:
* Linearität: In einem linearen System ist die Ausgabe eine skalierte Version der Eingabe. Das bedeutet, dass eine Verdoppelung des Inputs den Output verdoppelt, eine Verdreifachung des Inputs den Output verdreifacht und so weiter.
* Verhalten des Operationsverstärkers: Ideale Operationsverstärker sind so konzipiert, dass sie die Differenz zwischen ihren beiden Eingangsanschlüssen (invertierend und nicht invertierend) verstärken. Diese als Differenzeingangsspannung bezeichnete Differenz wird mit einem großen Verstärkungsfaktor (typischerweise 100.000 oder mehr) verstärkt. Dies bedeutet, dass selbst kleine Eingangsspannungsunterschiede erhebliche Änderungen der Ausgangsspannung hervorrufen.
* Lineare Beziehung: Innerhalb des Betriebsbereichs des Operationsverstärkers ist die Ausgangsspannung linear proportional zur Eingangsspannungsdifferenz. Diese Beziehung bleibt bestehen, solange der Operationsverstärker nicht gesättigt ist (also seine maximale oder minimale Ausgangsspannung erreicht).
Wichtiger Hinweis: Reale Operationsverstärker weisen aufgrund von Faktoren wie den folgenden eine leichte Nichtlinearität auf.
* Eingangs-Offsetspannung: Ein kleiner Spannungsunterschied zwischen den Eingangsklemmen, auch wenn kein Eingangssignal vorhanden ist.
* Anstiegsrate: Die maximale Änderungsrate der Ausgangsspannung, die die Fähigkeit des Operationsverstärkers, Hochfrequenzsignale originalgetreu wiederzugeben, einschränken kann.
* Verzerrung: Bei hohen Eingangssignalpegeln können Operationsverstärker zu Verzerrungen führen, was bedeutet, dass das Ausgangssignal keine genaue Darstellung des Eingangssignals darstellt.
Diese Nichtlinearitäten sind jedoch typischerweise so gering, dass Operationsverstärker für die meisten praktischen Anwendungen immer noch als lineare Geräte gelten.
Schlussfolgerung:
Obwohl Operationsverstärker einige nichtlineare Eigenschaften aufweisen, rechtfertigt ihre Fähigkeit, das Eingangssignal über einen weiten Bereich linear zu verstärken, ihre Klassifizierung als lineare Geräte. Dieses lineare Verhalten ist entscheidend für ihre Verwendung in verschiedenen analogen Schaltkreisen, einschließlich Verstärkern, Filtern und Oszillatoren.