OPV als Komparator
Ein Operationsverstärker als Komparator ist eine Kippschaltung mit definierten Spannungswerten an seinem Ausgang (vorgegeben durch die Betriebsspannung +UB und -UB), wenn eine Referenzspannung URef erreicht oder unterschritten wird. Generell wird zwischen Invertierenden und Nicht-invertierenden Komparatoren unterschieden:
Nichtinvertierende Komparatorschaltung mit OPV
Der Minus-Eingang des OPV ist mit einer festen Referenzspannung verbunden, das Eingangssignal geht an den Plus-Eingang des OPV´s. Sobald UE > URef ist, schaltet der OPV auf positiv.
Nichtinvertierende Komparatorschaltung mit OPV
Invertierende Komparatorschaltung mit OPV
Der Plus-Eingang des OPV ist mit einer festen Referenzspannung verbunden, das Eingangssignal geht an den positiven Eingang des OPV´s. Sobald UE > URef ist, schaltet der OPV ins Negative.
Invertierende Komparatorschaltung nit OPV
Fensterkomparator mit OPV
Der Operationsverstärker-Fensterkomparatoren besitzt einen Zwei-Stufen-Ausgang, indem dieser zwei OPV-Komparatorstufen parallel schaltet.
Fensterkomparator mit Operationsverstärker
Das Eingangssignal Ue liegt am invertierenden bzw. am nichtinvertierenden Eingang des jeweiligen Komparators an. Die beiden anderen Eingängen liegen an eine gemeinsame Referenzspannung, welche hier z. B. mit einem Spannungsteiler realisiert ist. Mittels dem Potentiometer R2 kann hier die Größe des Fensters eingestellt werden.
An den Ausgängen Uao und Uau kann folgende Wertetabelle erstellt werden:
Funktionsweise Fensterkomparator mit OPV
Beispiel
Die nachfolgende Schaltung dient zur Ansteuerung einer Jalousie. Zur Erfassung der Beleuchtungsstaerk dient ein LDR (eng. Light Depending Resistor)., welcher in Reihe mit einer Konstantstromquelle geschaltet ist. Die Betriebsspannung des OPV betraegt ± 12 V und ist hier nicht eingezeichnet.
Aufgabe OPV mit Loesung
Es gelten folgende Daten:
Batteriespannung UBat = 12 V; Strom der Konstantstromquelle I0 = 15 µA
Widerstand R1 = 100 kΩ
Kennlinie LDR
- Bestimmen Sie den Widerstand R2, sodass UR2 = 5,25 V beträgt.
- Bestimmen Sie den Widerstand des LDR, bei der die Schaltschwelle des OPV erreicht wird. Welcher Beleuchtungsstärke E entspricht dieser Widerstandswert?
- Geben Sie an für welche Beleuchtungsstärken die LED leuchtet bzw. für welche Beleuchtungsstärken sie nicht leuchtet.