Analogtechnik

Analogrechner

Analogrechner repräsentieren ihre Daten meist nicht als diskrete Werte wie die Digitalrechner, sondern als kontinuierliche – eben analoge – Größen, zum Beispiel in Form von geometrischen Längen, Winkeln, Wasserständen (Wasserintegrator), elektrischen Spannungen oder Strömen.

 

Eine technische Realisierung von analogen Rechenelementen (Summierer, Integrierer und Multiplizierer) erfolgte später durch digitale Rechenelemente (Digital Differential Analyzers, DDA). Der große Vorteil von Analogrechnern gegenüber Digitalrechnern ist ihre Echtzeitfähigkeit sowie ihre prinzipbedingt hohe Ausführungsparallelität. Dies führt zu einer gegenüber algorithmisch programmierten Maschinen deutlich größeren Rechenleistung, die jedoch meist um den Preis einer geringen Rechengenauigkeit, die im besten Fall bei ca. 0,01 Prozent liegt, erkauft wird.

 

Vor der digitalen Revolution wurden elektronische Analogrechner technisch genutzt. Zum Beispiel zur Simulation von Flugbahnen von Artilleriegeschossen und Bomben, zur Untersuchung von Fragestellungen in der Reaktorphysik, in der Luft- und Raumfahrttechnik, jedoch auch in der Mathematik, der Simulation von Prozessen, bei der Optimierung, etc.

Die Programmierung erfolgte dabei auf großen Schalttafeln mit Hilfe von Kabelbrücken. Entsprechend können auch unsere varikabi Roboter gesteuert und mit einem konfigurierbaren Steckfeld (Breadboard) "programmiert" werden.

Operationsverstärker (OP)

Ein Operationsverstärker (OP) ist ein integrierter elektronischer Baustein zur Verstärkung von Spannungen, der eine Vielzahl an Transistoren beinhaltet. Im Grunde ist auch ein HiFi-Audio-Verstärker meist nichts anderes als ein speziell beschalteter OP. 

 

Der Name „Operations“-Verstärker stammt aus einer Zeit, als Rechen-„Operationen“ (Addieren, Multiplizieren, Integrieren, Logarithmieren, ...) noch mit analogen Schaltungen durchgeführt wurden und nicht mit digitalen Prozessoren. 

 

Der OP-Ausgang kann Spannungen abgeben, die zwischen der pos. Batteriespannung und der neg. Batteriespannung liegen. Der OP verstärkt die Spannung, die zwischen seinen beiden Eingängen liegt (= die Spannungsdifferenz Udiff zwischen Uin+ und Uin-). Diese verstärkte Spannung erscheint dann am Ausgang man spricht von einem „Differenzverstärker“. Die Verstärkung bezeichnet man oft mit dem Formelzeichen „A“ (für Amplifikation).