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OpAmps ==> AC-Verstärker
Die einfachste Aufgabe für einen Operationsverstärker ist es, zwei
Spannungen zu vergleichen und am Ausgang das Ergebnis des Vergleichs auszugeben.
Diese Schaltung hier macht das.
An den beiden Eingängen des Operationsverstärkers hängen:
- am positiven Eingang: ein Fototransistor (oder eine Fotodiode) mit
einem Widerstand gegen die positive Betriebsspannung, und
- am negativen Eingang: ein einstellbarer Trimmer mit 10kΩ, mit
einem Widerstand nach Minus und einem nach Plus.
Der Operationsverstärker zieht nun immerzu die am Trimmer eingestellte
Spannung von der am Fototransistor herrschenden ab, verstärkt diese
Differenz vieltausendfach und gibt dieses Ergebnis an seinem Ausgang aus.
Da er immer nur im Rahmen seiner eigenen Betriebsspannung bleiben kann,
wird der Ausgang entweder in der Nähe seiner eigenen Betriebsspannung
sein (High, Spannung am Fototransistor-Kollektor größer als am
Trimmwiderstand) oder in der Nähe der negativen Betriebsspannung
(Low, Spannung am Kollektor kleiner als am Trimmer). Bei High geht die
obere LED aus und dafür die untere an. Bei Low ist es umgekehrt.
Mit dem Trimmer kann man diejenige Spannung am Fototransistor-Kollektor
einstellen, bei der hell oder dunkel herauskommt. Die beiden am Trimmer
angebrachten Widerstände sorgen dafür, dass die Vergleichsspannung
im linearen Bereich des Operationsverstärkers bleibt:
- der untere stellt das Minimum ein, was beim 741 2V sind,
- der obere stellt das Maximum ein, was beim 741 ein Volt unterhalb der
oberen Betriebsspannung ist.
Außerhalb dieses Spannungsbereiches arbeitet der Operationsverstärker
eh nicht korrekt, also muten wir ihm das nicht zu.
Eine weitere Einstellmöglichkeit der Schaltung ist der Kollektorwiderstand
des Fototransistors. Soll eine große Helligkeit gemessen und verstärkt
werden, dann können wir den auch kleiner machen. Soll auch funzeliges Licht
noch gemessen werden, kann er auch größer sein (z. B. 1MΩ).
Was passiert nun eigentlich, wenn wir das Licht der Dunkel-LED auf den
Fototransistor richten? Sein Licht schaltet den Fototransister wieder auf Hell
und sich damit selbst wieder aus. Das ergibt eine nette Rückkopplung und
der OpAmp, die Dunkel-LED und der Fototransistor liefern sich ein Wettrennen.
Das dürfte so im MHz-Bereich liegen und die beiden LEDs sind etwa
hälftig an.
©2022 by Gerhard Schmidt