Strom-Spannungswandler

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Operationsverstärker als Strom-Spannungs-Wandler

Die folgende Schaltung, welche als Strom-Spannungswandler bzw. Transimpedanz-Wandler (TIA) bezeichnet wird, wandelt einen Eingangsstrom Ie in eine definierte Ausgangsspannung Ua um:

Strom-Spannungswandler bzw. Transimpedanz-Wandler TIA

Strom-Spannungswandler bzw. Transimpedanz-Wandler TIA

Basis des Strom-Spannungswandler bildet der invertierende Verstärker. Da der Eingangsstrom des OPV vernachlässigbar klein ist, leiten wir aus der Knotenregel am invertierenden Eingang her: IR = - Ie

Anwendung des ohm´schen Gesetz:

Ua = UR = IR  × R = - Ie × R

Damit ist klar, dass die Ausgangsspannung proportional zum Eingangsstrom ist. Das Verhältnis Eingangsstrom zur Ausgangsspannung wird durch den Widerstand R bestimmt.


Übungsaufgabe OPV als Strom-Spannungswandler

Nachfolgend sehen Sie eine OPV-Schaltung, welche ein Sensorsignal 4 ... 20 mA umwandelt in ein Spannugssignal von 0 bis 10 V.

OPV als Strom - Spannungswandler - Übungsaufgabe Schaltung

OPV als Strom - Spannungswandler - Übungsaufgabe Schaltung

  1. Welche Aufgaben haben diesen beiden OPV`s in dieser Schaltung?
  2. Welchen Vorteil bitet ein Sensor mit Stromsignal 4 bis 20 mA gegenüber einem Sensor mit Spannungssignal 0 bis 10 V?
  3. Ergänzen Sie im nachfolgenden Diagramm die Kennlinie U1 in Abhängigkeit vom Sensorsignal!
OPV als Strom - Spannungswandler - Übungsaufgabe Diagramm

OPV als Strom - Spannungswandler - Übungsaufgabe Diagramm

 

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