Elektrische Messtechnik ( )4

NK1 Elektrische Messtechnik NK1
Nachklausur 1.Klausur Rechenübungen 1.10.2010
Beispiel 2
Name:
Beleuchtungsstärkemessung
Die Photodiode D 1 soll bei einer
konstanten Sperrspannung von
U D1 = -5V betrieben werden.
Die Empfindlichkeit der
Photodiode kann als konstant
angenommen werden.
1) OPV ideal:
Wie groß ist R 2 zu wählen, damit sich ein Querstrom I R2 von 0,2mA ergibt?
R 2 = ______________________ 5
Der Sperrstrom der Photodiode ist abhängig von der Beleuchtungsstärke E[lx]. Vom Hersteller wird
die Empfindlichkeit der Photodiode bei U D1 =-5V mit dI D1 /dE = -1µA/lx angegeben.
Dimensionieren Sie R 1 so, dass sich dU a /dE zu -20mV/lx ergibt.
R 1 = ______________________ 10
2) OPV ideal, R 1 =100kΩ, R 2 =200kΩ, U D1 = -5V:
Der Dunkelstrom der Photodiode ohne Beleuchtung ist I D1dunkel = -1µA bei U D1 = -5V. Wie groß
muss bei den gegebenen Werten für R 1 , R 2 und U D1 U ref und R 3 gewählt werden damit die
Ausgangspannung ohne Beleuchtung U a (0lx)=0V beträgt.
U ref = ______________________ 5
R 3 = ______________________ 5
3) OPV ideal bis auf Eingangsströme |I e+ |≤1nA und |I e- |≤1nA, R 1 =100kΩ, R 2 =200kΩ, R 3 =8kΩ:
Wie groß ist die maximale Ausgangspannungsabweichung ∆U a die durch die OPV Eingangsströme
verursacht werden kann? Nehmen Sie an, dass der Photodiodenstrom I D1 konstant und unabhängig
von U D1 ist.
∆U a = ______________________ 10
d) OPV ideal bis auf raq=1 kΩ, vg=1000
R 1 =100kΩ, R 2 =200kΩ, R 3 =8kΩ, I D1 = -1µA, U Ref = 6V
Der Ausgang der Schaltung wird mit R L =100Ω belastet. Wie groß ist die Ausgangspannung
U a,belastet im Vergleich zur unbelasteten Schaltung? Nehmen Sie an, dass der Photodiodenstrom I D1
konstant und unabhängig von U D1 ist.
U a,unbelastet = _____________________ 10
U a,belastet = _____________________ 5
Die Endergebnisse der schriftlich auszuführenden (!) Berechnungen
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