Pinbelegung, Schaltung, Äquivalent und Gehäuse des Operationsverstärkers TL072

Test der Ausgangsspannungsschwankung von Operationsverstärkern – NE5532, TL072, LM4562 und mehr

In der Welt der analogen Elektronik sind Operationsverstärker (OP-Amps) unverzichtbare Bausteine. Der TL072 Operationsverstärker zeichnet sich durch seinen dualen, rauscharmen JFET-Eingang aus und ist für anspruchsvolle Audio- und Signalverarbeitungsaufgaben konzipiert. Dank seines niedrigen Eingangsruhestroms, seiner hohen Anstiegsgeschwindigkeit und seiner großen Bandbreite eignet sich der TL072 hervorragend für Anwendungen, bei denen Präzision, Geschwindigkeit und Signalklarheit entscheidend sind.

Dieser umfassende Leitfaden deckt alles ab, was Sie über den Operationsverstärker TL072 wissen müssen, einschließlich seiner internen Funktionsweise, Pin-Konfiguration, gängigen Schaltungsbeispielen, praktischen Anwendungen und kompatiblen Alternativen.

Was ist der Operationsverstärker TL072?

Der TL072 ist ein dualer Operationsverstärker-IC aus der beliebten TL07x-Serie, die außerdem Folgendes umfasst:

TL071 – einzelner Operationsverstärker

TL072 – Dual-Operationsverstärker

TL074 – Vierfach-Operationsverstärker

Alle Modelle der TL07x-Familie verfügen über JFET-Eingangsstufen mit hoher Eingangsimpedanz und niedrigem Eingangsruhestrom. Diese Eigenschaften machen den TL072 besonders geeignet für die Anbindung an hochohmige Quellen wie Gitarren-Tonabnehmer, Audiosensoren und Messsysteme.

Wichtigster technischer Überblick:

Bevor wir uns mit der Schaltung befassen, ist es wichtig, die technischen Daten des TL072 zu verstehen:

Architektur: Dual-Operationsverstärker mit JFET-Eingängen

Versorgungsspannungsbereich: ±3V bis ±18V

Anstiegsrate: 13 V/µs (typisch)

Einheitsverstärkungsbandbreite: 3 MHz

Eingangs-Offsetspannung: ~3 mV

Gesamte harmonische Verzerrung (THD): 0,003% typisch

Geringer Stromverbrauch: Interne Kompensation für Stabilität

Paketoptionen: DIP, SOIC, TSSOP

Hauptmerkmale des TL072:

Der TL072 bietet eine Kombination von Funktionen, die ihn zur ersten Wahl sowohl für Audio- als auch für allgemeine analoge Designs machen:

Geräuscharm: Ideal für Audio und Präzisionssignalverarbeitung

Hohe Anstiegsrate: Sorgt für eine schnelle und genaue Signalantwort

Große Bandbreite: Ideal für Hochfrequenzanwendungen

JFET-Eingänge: Hohe Impedanz, minimale Signalbelastung

Niedriger Eingangsruhestrom: ~65 pA typisch

Großer Spannungsbereich: Vielseitig für Dual- und Single-Supply-Systeme

Intern vergütet: Keine Notwendigkeit für externe Kompensation

Drop-in-kompatibel: Wird häufig sowohl in älteren als auch in modernen Designs verwendet

TL072 Funktionsprinzip

Der TL072 fungiert im Kern als dualer Spannungsverstärker, der die Spannungsdifferenz zwischen seinen Eingangsanschlüssen verstärkt. Er besteht aus:

1. Eine Differenzstufe mit JFET-Eingang, die eine hohe Eingangsimpedanz bietet
2. Eine High-Gain-Verstärkerstufe zur Signalverstärkung
3. Ein Push-Pull-Ausgangstreiber der Klasse AB für Antrieb mit niedriger Impedanz

Diese interne Struktur gewährleistet geringes Rauschen, schnelle Reaktion und hervorragende Linearität, die bei präzisen analogen Schaltungen von entscheidender Bedeutung sind.

Wie funktioniert der TL072?

Der TL072 ist ein dualer Operationsverstärker (OP-Amp) mit JFET-Eingangsstufen. Diese Struktur bietet eine hohe Eingangsimpedanz, einen niedrigen Eingangsruhestrom und einen hervorragenden Frequenzgang – ideal für die analoge Signalverarbeitung.

Intern besteht jeder Verstärker im TL072 aus drei Hauptstufen:

Eingangsstufe (Differenzverstärker)

Diese Stufe verwendet Sperrschicht-Feldeffekttransistoren (JFETs) als Eingangsbauelemente. Sie erfasst die Spannungsdifferenz zwischen dem invertierenden (−) und dem nichtinvertierenden (+) Eingang. Dank der JFETs verbraucht der Eingang nur sehr wenig Strom, was zu einer hohen Eingangsimpedanz und minimaler Belastung der Signalquelle führt.

Verstärkungsstufe (Spannungsverstärkung)

Die am Eingang erkannte Differenz wird durch einen Hochleistungs-Spannungsverstärker verstärkt. Diese Zwischenstufe stellt sicher, dass selbst kleine Eingangssignale zu einer deutlichen Ausgangsschwingung führen können. Eine Kompensationsschaltung dient hier der Frequenzstabilität.

Ausgangsstufe (Klasse AB-Ausgangstreiber)

Die Ausgangsstufe ist typischerweise in Gegentakt-Konfiguration ausgeführt, wodurch der TL072 niederohmige Lasten effizient ansteuern kann. Sie gewährleistet eine niedrige Ausgangsimpedanz und liefert den erforderlichen Strom an die Ausgangslast unter Beibehaltung der Linearität.

Im Betrieb verstärkt der TL072 die Differenz zwischen den beiden Eingängen und unterdrückt die gemeinsame Spannung beider Eingänge (Gleichtaktspannung). Dadurch eignet er sich gut für Filter-, Puffer- und Verstärkungsaufgaben, bei denen die Signalintegrität entscheidend ist.

Dank seines geringen Rauschens, seiner hohen Anstiegsgeschwindigkeit und seiner geringen harmonischen Gesamtverzerrung (THD) wird der TL072 häufig in Audio-Vorverstärkern, aktiven Filtern und Instrumentierungsschaltungen verwendet.

TL072 Pinbelegung und internes Schema

Der TL072 ist standardmäßig mit 8 Pins ausgestattet. Hier ist die Pinbelegung:

PIN-Nummer	Funktion	Beschreibung
1	Ausgang A	Ausgang von Operationsverstärker A
2	Invertierender Eingang A (-)	Invertierender Eingang von Operationsverstärker A
3	Nichtinvertierender Eingang A (+)	Nichtinvertierender Eingang von Operationsverstärker A
4	V- (Masse)	Negative Stromversorgung (Masse)
5	Nichtinvertierender Eingang B (+)	Nichtinvertierender Eingang von Operationsverstärker B
6	Invertierender Eingang B (-)	Invertierender Eingang von Operationsverstärker B
7	Ausgang B	Ausgang von Operationsverstärker B
8	V+	Positive Stromversorgung

Intern verwendet der TL072 angepasste JFET-Paare und aktive Lastschaltungen, um eine ausgewogene Leistung über beide Kanäle hinweg zu liefern.

TL072 Schaltungsdesign-Beispiel

Der TL072 überzeugt in verschiedenen klassischen Operationsverstärker-Konfigurationen. Hier sind vier der am häufigsten verwendeten:

1. Nichtinvertierender Verstärker

Das Eingangssignal wird an den nichtinvertierenden Eingang (+) des TL072 angelegt. Der invertierende Eingang (−) ist mit einem Spannungsteiler verbunden, der aus dem Rückkopplungswiderstand R besteht._F und Erdungswiderstand R_g​Der Ausgang wird an den Teiler zurückgeführt.

Funktionsprinzip:

1. Der Operationsverstärker sorgt dafür, dass die Spannung an beiden Eingängen gleich bleibt.

2. Da der invertierende Eingang mit einer geteilten Version des Ausgangs verbunden ist, passt der Operationsverstärker V an_aus so dass:

V_In=V_–= R_G /(R_F+R_G）·V_aus

3. Durch Lösen dieser Gleichung erhält man die Spannungsverstärkung im geschlossenen Regelkreis:

A_du= V_In/V_aus=1+R_F/R_G

Designhinweise:

1. Typische Widerstände:

R_F=47kΩ,R_G=4,7 kΩR → Verstärkung ≈ 11.

2. Eingangsimpedanz: Sehr hoch (>1 MΩ), ideal für Signalquellen, die nicht viel Strom liefern können.

3. Bandbreitenüberlegungen: Eine höhere Verstärkung reduziert die Bandbreite aufgrund des Verstärkungs-Bandbreiten-Produkts (GBWP ≈ 3 MHz für TL072).

4. Stabilitätstipp: Bei Verstärkungen über 10 sollte ein Kompensationskondensator (~10pF) über R in Betracht gezogen werden._F

2. Invertierender Verstärker

Das Signal wird über den Widerstand R angelegt_in an den invertierenden Eingang (−). Der nichtinvertierende Eingang (+) ist geerdet. Ein Rückkopplungswiderstand R_F​ verbindet den Ausgang wieder mit dem invertierenden Eingang.

Funktionsprinzip:

1. Der Operationsverstärker hält am invertierenden Eingang eine „virtuelle Masse“ aufrecht. Die Spannung bei (−) beträgt nahezu 0 V.

2. Der Strom durch R_Inist:

ICH_In=V_In/R_In

3. Dieser Strom fließt durch R_F​​, produziert:

V_aus=−I_In·R_F=−R_F/R_In·V_In

4. Der Gewinn beträgt somit:

A_du=−R_F/R_In

Designhinweise:

1. Typische Widerstände:

R_In=10kΩ，R_F=100kΩ → Verstärkung = −10.

2. Phasenverhalten: Das Signal ist um 180° phasenverschoben zum Eingang.

3. Eingangsimpedanz: Gleich R_In​. Wählen Sie sorgfältig aus, wenn Sie von einer Quelle mit hoher Impedanz ansteuern.

4. Lärm-Tipp: Halten Sie die Widerstandswerte unter 100 kΩ, um thermisches Rauschen zu reduzieren.

3. Spannungsfolger

Der Eingang ist direkt mit dem nichtinvertierenden Eingang (+) verbunden. Der Ausgang ist mit dem invertierenden Eingang (−) verbunden. Es werden keine Widerstände benötigt.

Funktionsprinzip:

1. Der Operationsverstärker zwingt die Ausgangsspannung, der Eingangsspannung genau zu folgen.

2. Da beide Eingänge effektiv gleich sind, beträgt die Spannungsdifferenz Null und der Ausgang entspricht dem Eingang:​

V_aus= V_In

3. Diese Konfiguration hat eine Einheitsverstärkung und keine Phasenumkehr.

Designhinweise:

1. Eingangsimpedanz: Extrem hohe (>10⁹ Ω), minimale Belastung der Signalquellen.

2. Ausgangsimpedanz: Sehr niedrig (~100 Ω oder weniger), kann mittlere Lasten direkt antreiben.

3. Bandbreite: Sehr breit, da die Verstärkung 1 beträgt; die volle Open-Loop-Bandbreite des TL072 bleibt nahezu erhalten.

4. Anstiegsrate: TL072 bietet eine typische Anstiegsrate von 13 V/µs und ist daher für schnelle Signalübergänge geeignet.

4. Summierverstärker

Mehrere Eingangsspannungen (V₁，V₂，…) sind über Widerstände R verbunden₁,R₂，… an den invertierenden Eingang (−). Der nicht-invertierende Eingang (+) ist geerdet. Ein einzelner Rückkopplungswiderstand R_F verbindet den Ausgang mit dem invertierenden Eingang.

Funktionsprinzip:

1. Jeder Eingang erzeugt einen Strom I_N=V_N/R_N, die sich alle am invertierenden Knoten summieren.

2. Da der invertierende Eingang eine virtuelle Masse ist, kombinieren sich diese Ströme und fließen durch R_F​, was zu Folgendem führt:

V_aus=-R_F(V₁/R₁+V₂/R₂+⋯)

3. Wenn alle R_N gleich sind, ist das Ergebnis eine skalierte invertierte Summe.

Designhinweise:

1. Typische Widerstände:

R₁=R₂=R₃=10kΩ，R_F=10kΩ

2. Verstärkungsregelung: Passen Sie einzelne Eingangswiderstände an, um das Gewicht jedes Eingangs zu steuern.

3. Stromversorgungsentkopplung: Platzieren Sie 100-nF-Kappen zur Stabilität in der Nähe der Vcc- und Vee-Pins.

4. Parasiten-Tipp: Halten Sie die Summierungsknotenspuren kurz, um Rauschen oder Schwingungen zu vermeiden.

TL072 Spannungsanforderungen

Der TL072 arbeitet mit:

1. Doppelversorgung: Typischerweise ±15 V (Bereich: ±3 V bis ±18 V)

2. Einzellieferung: 5 V bis 36 V (mit reduzierter Schwankung in der Nähe von GND)

Fügen Sie immer 0,1-μF- und 10-μF-Kondensatoren in der Nähe der Versorgungspins hinzu, um die Leistungsstabilität zu gewährleisten.

Anwendungen von TL072

Lassen Sie uns untersuchen, wo der Operationsverstärker TL072 in realen Schaltkreisen brilliert:

Audio-Vorverstärker

TL072 ist die erste Wahl für Audio-Vorverstärkerschaltungen, Mischpulte und Kopfhörerverstärker. Seine geringe Verzerrung und große Bandbreite liefern saubere Audiosignale sowohl in professionellen als auch in DIY-Audioprojekten.

Aktive Filter

Der TL072 eignet sich ideal für die Entwicklung aktiver Filter (Tiefpass, Hochpass, Bandpass) und gewährleistet eine stabile Leistung in Audio-Equalizern, Klangregelungsschaltungen und Signalaufbereitungssystemen.

Oszillatorschaltungen

TL072 wird in Oszillatordesigns zur Wellenformerzeugung verwendet und kann in Funktionsgeneratoren und Testgeräten saubere Sinus-, Dreieck- und Rechteckwellen erzeugen.

Pufferverstärker

Mit hoher Eingangsimpedanz und Einheitsverstärkungsstabilität eignet sich TL072 hervorragend als Spannungsfolger oder Pufferverstärker in ADC-Schnittstellen, Sensorausgängen und analogen Isolationsschaltungen.

Analoge Signalverarbeitung

TL072 wird häufig in analogen Signalverarbeitungsanwendungen verwendet, darunter Integratoren, Verstärker für Datenerfassungssysteme und Präzisionsinstrumentierungsschaltungen.

TL072-Äquivalent und Ersatz

Berücksichtigen Sie bei der Auswahl von Alternativen zu TL072 die Pin-Kompatibilität, das Rauschverhalten, die Anstiegsrate und den Versorgungsspannungsbereich.

Äquivalente sind funktional ähnlich und Pin-kompatibel und eignen sich für den direkten Austausch. Ersatzteile können sich in den Spezifikationen unterscheiden, können aber je nach Leistungsanforderungen oder Verfügbarkeit in bestimmten Anwendungen eingesetzt werden.

TL072-Äquivalent

Diese Modelle sind Pin-kompatibel und kommen in ihrer Leistung dem TL072 sehr nahe. Die meisten von ihnen können direkt verwendet werden, ohne das PCB-Layout zu ändern.

Bild	Modell	Eingabetyp	Anstiegsrate (V/μs)	GBW (MHz)	Rauschen (nV/√Hz)	Wichtige Hinweise	Pakettyp(en)
	TL072	JFET	13	3	18	Standard-Doppel-Operationsverstärker mit geringem Rauschen und hoher Eingangsimpedanz	DIP-8, SOIC-8, TSSOP-8
	TL082	JFET	13	3	18	Fast identisch mit TL072; austauschbar verwendet	DIP-8, SOIC-8, TSSOP-8
	LF353	JFET	13	4	18	Etwas bessere Bandbreite, gleiche Eingangseigenschaften	DIP-8, SOIC-8
	OPA2134	JFET	20	8	8	Hochleistungs-Audio-Operationsverstärker mit extrem niedrigem Klirrfaktor	DIP-8, SOIC-8
	NE5532	Bipolar	9	10	5	Besseres Rauschen und bessere Verstärkung, verbraucht aber mehr Strom	DIP-8, SOIC-8
	JRC4558D	Bipolar	1.7	3	8	Häufig in der Klangregelung/Audio-EQ; langsamer als TL072	DIP-8, SOIC-8

Tipp:

Für Audioprojekte empfehlen wir den OPA2134 aufgrund seiner hervorragenden Klangtreue. Für die allgemeine Signalverstärkung bieten TL082 und LF353 zuverlässige und kostengünstige Leistung.

TL072-Ersatz

Diese Modelle unterscheiden sich in Architektur oder Parametern, können aber je nach den Anforderungen der Schaltung (z. B. Niederspannungsbetrieb, Energieeffizienz, Präzision) in ähnlichen Rollen verwendet werden.

Bild	Modell	Eingabetyp	Anstiegsrate (V/μs)	GBW (MHz)	Betriebsspannung	Wesentliche Unterschiede zu TL072	Pakettyp(en)
	LM358	Bipolar	0.3	1	3 V–32 V	Viel langsamer, niedrigere Eingangsimpedanz; für den grundlegenden Einsatz als Operationsverstärker	DIP-8, SOIC-8, SOT-23-8
	MCP602	CMOS	7	10	2,5 V bis 5,5 V	CMOS-Eingang, geringer Stromverbrauch, ideal für batteriebetriebene Schaltkreise	DIP-8, SOIC-8, MSOP-8
	LM324	Bipolar	0.5	1	3 V–32 V	Vierfach-Operationsverstärker, begrenzte Bandbreite, niedrige Anstiegsrate	DIP-14, SOIC-14
	AD712	Bipolar	0.3	1	±3 V bis ±18 V	Hochpräziser Verstärker; langsamer, aber ultrastabil	DIP-8, SOIC-8
	NJM2068	Bipolar	6.5	6	±3 V bis ±18 V	Audio-Operationsverstärker mit geringer Verzerrung und besseren THD-Spezifikationen	DIP-8, SOIC-8

Tipp:

LM358 und LM324 eignen sich hervorragend für kostensensible Steuerungssysteme mit niedriger Geschwindigkeit.

MCP602 ist optimal für 3,3-V-Mikrocontrollerprojekte.

NJM2068 ist ein solides Upgrade für TL072 in Hi-Fi-Anwendungen ohne große Kostensteigerung.

AD712 eignet sich für präzise analoge Instrumente.

TL072 Pakettyp

Um verschiedenen PCB-Designs gerecht zu werden, ist der TL072 in mehreren Gehäusetypen erhältlich:

1. TL072 SOIC (Small Outline Integrated Circuit)

Die SOIC-Version des TL072 ist ein Standard-Oberflächenmontagepaket, das Folgendes umfasst:

1. 8-polige Dual-In-Line-Konfiguration

2. Gullwing-Anschlüsse für einfaches Löten

3. Korpusbreiten von 3,9 mm (schmal) oder 5,3 mm (breit)

Dieses Gehäuse wird bevorzugt für Designs mit moderatem Platzbedarf und zuverlässigen Lötstellen verwendet. Es unterstützt automatisierte Montageprozesse und bietet ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Größe und Wärmeableitung. Das SOIC-Format wird häufig in Szenarien gewählt, in denen die Leiterplattendichte wichtig, aber nicht extrem eingeschränkt ist.

2. TL072 SOT (Small Outline Transistor)

Für platzsparende Layouts wird der TL072 in den besonders kompakten SOT-23-5- oder SOT-23-6-Gehäusen angeboten. Diese verfügen über:

1. Minimaler Platzbedarf auf der Leiterplatte

2. Geringere Leistungsaufnahme durch reduzierte thermische Masse

3. Vereinfachte Integration in kompakte Schaltungsmodule

Ingenieure wählen die SOT-Variante für Projekte mit extrem begrenztem Platz auf der Leiterplatte, wie beispielsweise Miniatur-Sensorplatinen oder ultrakompakte Analogbaugruppen. Die geringe Größe kann jedoch den Einsatz in leistungsstärkeren oder präzisionskritischen Designs ohne entsprechende thermische Berücksichtigung einschränken.

3. TL072 TSSOP (Dünnes Schrumpfgehäuse mit kleinem Umriss)

Die TSSOP-Version des TL072 bietet ein dünneres Profil und einen engeren Pinabstand als SOIC. Sie verfügt typischerweise über:

1. TSSOP-8-Pin-Konfiguration

2. Reduzierte Höhe für schlanke Gehäuse

3. Effiziente Nutzung der PCB-Fläche

Dieses Gehäuseformat eignet sich hervorragend für hochdichte Mehrschicht-Leiterplatten und präzise Analogbauteile mit eingeschränktem vertikalen Abstand. Es ermöglicht Entwicklern, die analoge Leistung beizubehalten und gleichzeitig die Leiterplattenfläche zu minimieren, was für moderne Kompaktsysteme und modulare Designarchitekturen unerlässlich ist.

Jedes TL072-Paketformat bietet Schaltungsdesignern Optionen basierend auf den Layoutbeschränkungen, der Kühlstrategie und der Produktionsmethode des Projekts – sei es die Optimierung für die automatisierte Pick-and-Place-Montage, die Minimierung des Platzbedarfs oder die Anpassung an die Gehäuseabmessungen.

TL072 CAD-Modell

Das CAD-Modell TL072 bietet eine detaillierte 3D- und Footprint-Darstellung des ICs, die speziell für den Einsatz in PCB-Layout- und Schaltungssimulationsumgebungen entwickelt wurde. Es spiegelt die physikalischen Abmessungen, die Pin-Konfiguration und den Gehäusetyp – üblicherweise das 8-polige Dual-In-line-Gehäuse (DIP) – präzise wider.

Zu diesen CAD-Ressourcen gehören normalerweise:

1. SPICE-Simulationsmodelle für analoge Leistungstests

2. Schemasymbole zur Integration in Schaltpläne

3. PCB-Footprints, um die richtige Pad-Ausrichtung und den richtigen Platinenabstand sicherzustellen

Mithilfe des TL072 CAD-Modells können Ingenieure das Platinenlayout optimieren, mechanische Störungen vermeiden und die Signalführung während der Designphase validieren. Es unterstützt außerdem die Kompatibilität mit gängigen EDA-Tools wie KiCad, Eagle, Altium Designer und OrCAD und steigert so die Gesamteffizienz von Prototyping- und Produktionsabläufen.

Abschluss

Der Operationsverstärker TL072 ist weiterhin eine zuverlässige und leistungsstarke Wahl für Analogentwickler. Dank seines geringen Rauschens, der schnellen Anstiegsrate und der JFET-Eingangsstufe eignet er sich hervorragend für Audio-, Signalaufbereitungs- und Instrumentierungssysteme.

Seine breite Akzeptanz, langfristige Verfügbarkeit und eine Reihe von Äquivalenten und Ersatzprodukten stellen sicher, dass der TL072 auch in den kommenden Jahren ein Eckpfeiler im analogen Schaltungsdesign bleiben wird – egal, ob Sie an einem High-End-Vorverstärker oder einem kostengünstigen Puffer arbeiten.