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Hallo. Ich habe zu folgender Schaltung eine Erklärung geschrieben und wollte mal nachfragen ob jemand ein Kommentar bzw. Korrekturen oder andere Verbesserungsvorschläge hätte. Wäre sehr hilfreich für mich. Danke im Voraus.
Erklärung:
Die beiden Signale des Lasers fallen auf je eine Fotodiode. Die Funktionsweise dieser Dioden ist folgende: Das Licht oder Signal fällt auf den p-n Übergang der Diode, wo sich positiv geladene Akzeptoren und negativ geladene Donatoren befinden. In dieser Zone kommt der Photoeffekt zu tragen, da durch die Photonen mit der Energie h*ν, Elektronen-Loch Paare erzeugt werden, die jeweils in die entgegen gesetzte Ladungszone wandern und somit einen Stromfluss verursachen.
Man kann aus der Schaltung erkennen, dass beide Photodioden in Sperrrichtung betrieben sind und zwar mit einer Spannung von ca. +/- 15 Volt. Photodioden werden oft in Sperrrichtung betrieben um den so genannten Lawineneffekt auszunützen. Durch das verstärkte elektrische Feld in den Raumladungszonen des p-n Übergangs, können die Ladungsträger (z.B. Elektronen) genügend Energie aufnehmen um durch Stöße die gebundenen Elektronen in das Leitungsband anheben und dabei selber nicht rekombinieren. Dadurch werden weitere Elektron-Loch Paare erzeugt, ohne dass welche verschwinden. Daraus folgt, dass die Anzahl der Ladungsträger stark (exponentiell) zunimmt und der Photostrom verstärkt wird.
Als nächster Schritt wird sich am Ausgang des OPVs genau jene Spannung einstellen, die einen gleich großen und invertierten Strom hervorruft, wie es oben bereits erklärt wurde. Derselbe Prozess passiert mit dem zweiten Signal, wobei dort die Diode und die anliegende Spannung umgekehrt sind bzw. invertiert. Die Verstärkung der Spannungen kann durch den Widerstände R1 und R4 eingestellt werden. Werden diese Widerstände maximal, ist die Verstärkung der Amplitude am größten.
Über den Widerstand R3 werden die beiden Spannungen addiert bwz. Subtrahiert, da die Signale invertiert sind. Durch den letzten OPV wird je nach Einstellung der beiden Widerstände R3 und R2 das bereits resultierende Signal verstärkt und invertiert, wobei die Invertierung nicht mehr von Bedeutung ist.
Eine Frage hätte ich noch bezüglich der Summierung an Widerstand R3; wenn ich 2 Potentiale an einem regelbaren Widerstand habe, dann müsste doch im Prinzip die Differnz gebildet werden oder? mfg dani
![[a]](/images/paperclip.gif "Dateianhänge") Dateianhnag
Dateianhänge:
Anhang Nr. 1 (Typ: ppt) [nicht öffentlich]
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 13:29 Mi 03.01.2007 | | Autor: | hamcom |
Ich habe mir erlaubt, den ersten Teil deines Textes etwas zu überarbeiten. Am zweiten Teil würde ich an Deiner Stelle noch etwas arbeiten.
Erklärung:
Die beiden Signale des Lasers fallen auf je eine Fotodiode. Die Funktionsweise dieser Dioden ist folgende: Das Licht oder Signal fällt auf den p-n Übergang der Diode, wo sich positiv geladene Akzeptoren und negativ geladene Donatoren befinden. In dieser Zone kommt der Photoeffekt zum tragen, da durch die Photonen mit der Energie h*ν Elektronen-Loch Paare erzeugt werden, die jeweils in die entgegen gesetzte Ladungszone wandern und somit einen Stromfluss verursachen. In der Schaltung werden beide Photodioden mit ca. 15 Volt in Sperrrichtung betrieben. Photodioden werden oft in Sperrrichtung betrieben, um den so genannten Lawineneffekt auszunutzen. Hierbei sorgt das elektrische Feld in der Raumladungszone der Diode dafür, dass die Ladungsträger in der Diode genügend Energie aufnehmen können, um durch Stöße mit gebundenen Ladungsträger diese in das Leitungsband bzw. in das Valenzband zu befördern. Dieser Vorgang entspricht der Generation von Elektronen-Loch-Paaren. Daraus folgt, dass die Anzahl der Ladungsträger stark (exponentiell) zunimmt und der Photostrom verstärkt wird.
hier fehlt die Beschreibung der Eingangsstufen der Schaltung. -> Stromverstärker
Als nächster Schritt wird sich am Ausgang des OPVs genau jene Spannung einstellen, die einen gleich großen und invertierten Strom hervorruft, wie es oben bereits erklärt wurde. ???
Derselbe Prozess passiert mit dem zweiten Signal, wobei dort die Diode und die anliegende Spannung umgekehrt sind bzw. invertiert. ???
Die Verstärkung der Spannungen kann durch den Widerstände R1 und R4 eingestellt werden. Werden diese Widerstände maximal, ist die Verstärkung der Amplitude am größten. Wodurch wird die Amplitude des Ausgangssignals begrenzt?
Über den Widerstand R3 werden die beiden Spannungen addiert bwz. Subtrahiert, da die Signale invertiert sind. Welche Spannungen?
Durch den letzten OPV wird je nach Einstellung der beiden Widerstände R3 und R2 das bereits resultierende Signal verstärkt und invertiert, wobei die Invertierung nicht mehr von Bedeutung ist.
Ich würde versuchen, die eigentliche OPV-Schaltung klarer und genauer zu beschreiben
Zu Deiner Frage
Wenn Du an den zwei klemmen eines Widerstandes die Potentiale [mm] \phi_1 [/mm] und [mm] \phi_2 [/mm] hast (Mit GND als Bezugspotential), so ist die Spannung über dem Widerstand per Definition
[mm] U=\phi_1-\phi_2
[/mm]
Dies gilt für alle Widerstände, nicht nur für Regelbare. Bei den Regelbaren kannst Du über die dritte klemme eine Spannung über einen Spannungsteiler abgreifen und besser auf das Ergebnis schließen.
Viele Grüße,
hamcom
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Hallo.Erstmal danke für die antwort.
Also der Teil mit der Verstärkung der Spannungen gefällt mir nicht so gut, aber ich habe in meiner Ausarbeitung vorher das Prinzip des invertierenden Verstärkers erklärt und es werden bie einem OPV eben Spannungen verstärkt,oder? Es ist ja so,dass beim ersten OPV die Amplitude durch den Widerstand R1 und den Widerstand der Fotodiode begrenzt wird bzw. dessen Verhältnis, denn ich benötige ja einen Eingangswiderstand.
Mein Problem ist auch noch, dass ich das Prinzip der Verstäekung des invertierenden OPVs mit einer Spannung erklärt habe und dort wird ja durch Rückkopplung ein gleich großer invertierter Strom "erzeugt", damit die Spannung am invertierenden Eingang ebenfalls 0 ist. Bei mir handelt es sich aber um Ströme von der Photodiode, die Verstärkt werden. Finde ich noch ein bisschen komisch. Weiß nicht wo ich bei dieser Schaltung einen Denkfehler habe.Viell, kannst du mir helfen. MFG daniel
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| Status: |
(Antwort) fertig | | Datum: | 20:05 Mi 03.01.2007 | | Autor: | hamcom |
Erst mal etwas grundsätzliches: OPV sind universelle Bauelemente, die durch ihre äußere Beschaltung diverse Funktionalitäten erhalten können. Bei den Beiden Eingangsstufen deiner Schaltung handelt es sich um Strom-Spannungswandler. Der Ausdruck Stromverstärker, den ich verwendet habe ist etwas irreführend. Die Spannung am Ausgang der beiden Eingangsstufen beträgt:
[mm] U_1=-I_{D1}*R_1^' [/mm] und [mm] U_2=-I_{D2}*R_4^'
[/mm]
Die Amplituden von [mm] U_1 [/mm] und [mm] U_2 [/mm] werden durch [mm] V_{CC} [/mm] und [mm] -V_{CC} [/mm] begrenzt, da die Ausgangsspannung eines OPV die Versorgungsspannung nicht übersteigen kann. Also nochmal, die beiden Eingangsstufen sind KEINE invertierenden Spannungs-Spannungs-Verstärker, sondern Strom-Spannungswandler.
Erst die Ausgangsstufe ist ein invertierender Spannungsverstärker, der die Spannungsdifferenz aus [mm] U_1 [/mm] und [mm] U_2 [/mm] verstärkt.
mfg
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 11:11 Do 04.01.2007 | | Autor: | nitro1185 |
Aha. Da wird mir schon mehr klar. elektronik wird bei uns nicht wirklich gemacht und das problem ist ,dass ich zu hause kein elektronikbuch habe. vielen dank für die professionelle hilfe. mfg dani
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