Hallo, mir ist klar, dass für mein Vorhaben ein Transimpedanzverstärker das richtige wäre ... aber ich bin elektrotechnisch noch nicht so weit, und will mir zunächst durch "einfacherer" Schaltungen Grundlagen aneignen. Dies ist ein Grund, warum ich folgende Aufgabenstellung zunächst mit einem Transistors lösen will: Also was will ich aufbauen: Eine Schaltung, die mir aus Lichtänderungen auf einer Fotodiode, ein elektrisches Signal macht, welches über einen Kopfhörer hörbar werden soll.Als Spannungsquelle würde ich gerne gerne 3x AAA-Batterien nehmen (da Batteriegehäuse schon vorhanden); Mein Ausgangskonzept ist nun die angehängte Schaltung. Jetzt ist häufig die Rede davon, dass auf der Transistor-Basistrecke ein Basiswiderstand in Serie zu legen sei, damit der Basisstrom nicht zu hoch wird. Eine entsprechende Anleitung findet man auch hier: http://www.mikrocontroller.net/articles/Basiswiderstand Dort heißt es für den Basiswiderstand: = (Ue-0,7)/Ib Für Ib würde ich nun den max. zu erwartenden Fotostrom der Fotodiode ansetzen (also sowas bis zu 0,2mA). Was setzte ich nun aber als Ue an? Müsste ich hier von meiner Gesamtspannung nicht noch einen Spannungsabfall an der Fotodiode mit berücksichtigen? Anm.: Zur Auswahl des Transistor würde ich so vorgehen: ich habe mir Gedanken gemacht, wie viel Strom wohl durch so einen In-Ear-Kopfhörer fließen müssten und kam pie-mal-Daumen auf 80mA (wie seht ihr den Wert). Diese 80mA wären dann schon mal Kollektor-Emitter-Strom. Und oben hatte ich ja für 0,2mA als Basis-Strom geschätzt --> hFE=80/0,2=400 (machbar?). Bin sehr gespannt auf eure Kommentare!
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>mir ist klar, dass für mein Vorhaben ein Transimpedanzverstärker das >richtige wäre ... aber ich bin elektrotechnisch noch nicht so weit, und >will mir zunächst durch "einfacherer" Schaltungen Grundlagen aneignen. Einfacher als ein TIA mit OPamp geht ja fast nicht...
Du musst eine komplette Verstärkerstufe aufbauen. Als Anregung: http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Breitbandverst%C3%A4rker.GIF&filetimestamp=20110912011724
Kai Klaas schrieb: > Einfacher als ein TIA mit OPamp geht ja fast nicht... ja, weil ein OPamp innen drinne sehr kompliziert aufgebaut ist. Es geht mir zunächst aber mal um Grundlagenverständnis. Ich sag's mal so rum. Einige würden sagen: der bastelt mit OPamps rum, und kann noch nicht mal simple Transistorschaltungen erklären.
Drobel schrieb: > Als Anregung: > > http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Br... Danke für den Link. Aber wie erwähnt, wenn ich einen Schaltung nachbaue, dann würde ich diese auch gerne verstehen, damit ich diese gegebenenfalls modifizieren kann. Im Link sind z.B. 12V angegeben, ich habe jedoch max. 4.5V. Dann sind da viele Kondensatoren drinnen, die alle Sinn machen, aber deren Dimensionsionierungen sich mir nicht mal einfach so ergeben. Ich wollte halt mal zunächst mit so wenig wie möglich loslegen, aus Fehlern lernen, dann langsam die Schaltung schrittweise mit den neuen Erkenntnissen weiter ausbauen. Ich meine, jetzt müsste ich 1000 Fragen stellen, wie ich den Breitbandverstärker anpassen kann. Ich dachte halt, ich mach zunächst mal einen möglichst einfachen Anfang, kläre von diesem die Ungereimtheiten, von denen ich per google oder in den anderen Threads keine Anworten finden konnte (=Frage nach dem Basiswiderstand) und optimiere in weiteren Schritten. Falscher Ansatz?
Hier http://www.lucidscience.com/pro-laser%20spy%20device-6.aspx hat es jemand mit einer total simplen Schaltung geschafft. Zwar mit einem Fotowiderstand statt Diode, so dass bei der Schaltung die Ausgangslage für die Berechnung des Basiswiderstand sich anders darstellt. Aber es zeigt, dass man durchaus mit eine Einfachst-Schaltung doch mal loslegen kann.
Du musst zuerst den Arbeitspunkt des Transistorverstärkers und separat davon von der Fotodiode bestimmen und z.B. mit Widerständen einstellen. Das sind per Definition Gleichspannungen und Gleichströme. Als zweites werden die Wechselspannungen die aus der Fotodiode kommen (eine Fotodiode ist nichts anderes als eine kleine Solarzelle) mit einem Kondensator eingekoppelt. Zuerst wählst du einen Kollektorstrom (Widerstand des Lautsprechers und halbe Versorgungsspannung). Dann schaust du im Datenblatt des Transistors nach, wie die Stromverstärkung ist. Damit kennst du den Basisstrom. Mit dem Basisstrom und der Versorgungsspannung kannst du den Basisvorwiderstand berechnen. (Ub-Ube)/Ib Wenn dieser Strom zufällig auch für die Fotodiode gut ist, dann kannst du die so wie in deiner Schaltung einfach in Serie schalten. Du musst dann aber die Durchlasspannung der diode bei dem (Basis)-Strom abziehen. Und jetzt fehlt dir nur noch die Arbeitspunktstabilisierung, damit dir die ganze Chose bei Temperaturänderung nicht aus den Ruder läuft. Am einfachsten kommt dazu ein Emitterwiderstand zum tragen. Da bei 4,5V Ucc die Spannung knapp wird, legst du den so aus, dass im Arbeitspunkt ca. 0,3 bis 0,4 V abfallen. Und damit es schön wird, rechnest du den ganzen Kram dann noch mal mit der um diese 0,3-0,4V verringerten Betriebsspannung durch.
Schau mal bei allaboutcircuits com für Transitorberechnung und discovercircuits com unter LIGHT RECEIVER nach vielleicht hilft das weiter ?!
Alexander G. schrieb: > Falscher Ansatz? ja. zu primitiv. die fummeln da mit nem rotlicht laser rum. bei der leuchtdichte geht das mit nem fotowiderstand und einem transi. mit ner fotodiode geht das so eh nicht. die gibt viel zu wenig leistung ab. die spannung darf man nur hochohmig abgreifen sonst bricht sie sofort zusammen. die verstärkung eines einzigen transi reicht bei weitem nicht. fünf ... sechs stück und es funzt. oder ein tlc272 mit transi booster..... 4,5v sind zu wenig. hab früher mit 9...24v gearbeitet.
zunächst mal meinen Dank an Martin B. Dein Beitrag schubst mich schon mal in einer Richtung, wo ich erkannt habe, wo ich noch "Grundlagenwissen" aufbauen muss. Vielleicht für alle, die irgendwann mal über dieses Thread stolpern und wie ich quasi bei Null anfangen: mir hat es viel geholfen, dass ich mich nun intensiver mit Dioden beschäftigt habe. Ich habe jetzt gemerkt, dass Wissen bzgl. p-n-Übergänge ein wichtiger Baustein ist. Bei Wikipedia einfach mal nach p-n-Übergang und Raumladungszone schauen. Als Laie muss man da leider 5x drüber lesen. Mir haben aber dann noch die YouTube-Tutorials http://www.youtube.com/playlist?list=PLCBBBE57D0994BB27 geholfen. Auch meine Dank an dolf! dolf schrieb: > bei der leuchtdichte geht das mit nem fotowiderstand und einem transi. > mit ner fotodiode geht das so eh nicht. > die gibt viel zu wenig leistung ab. Klingt irgenwie logisch. Jedoch habe ich es heute morgen noch nicht geschafft, mein Basiswissen über Fotodioden ausreichend aufzubauen. Dennoch mal eine kurze Frage, die mir bei "gibt zu wenig Leistung ab" durch den Kopf geht. Aus den Datenblättern von Fotodioden kann ich erkennen, wie viel Strom mir diese erzeugen (über die A/W-Angabe). Das heißt ich habe mein I im P=U*I. Aber welchen Wert setzt man hier nun für U an? Ich vereinfache mal mein Ursprungskonzept zu: [+4.5V]---[Widerstand]----[Fotodiode-Sperrrichtung]---[GND] Wäre es eine einfache Diode, so wüsste ich, dass das U hier die Durchlassspannung ist. Aber ich "betreibe", das Ganze hier ja in Sperrichtung, bei der trotzdem der Fotostrom fließt. Da hakt es bei nun, was ich für das U im P=U*I ansetzen muss.
Alexander G. schrieb: > Aber ich "betreibe", das Ganze hier ja in > Sperrichtung ich gebe mir mal meine Antwort selbst: da die Fotodiode ja sperrt, fließt auch kein Strom durch den Widerstand, so dass am Widerstand auch keine Spannung abfällt. Dann müsste also an der Fotodiode die volle 4,5V abfallen und die Leistung der Fotodiode wäre dann P=4,5V*Fotodiodenstrom. Richtig ??? Theoretisch könnte ich dann ja meine Leistung über die angelegte Spannung steuern und müsste nur aufpassen, dass ich der Fotodiode nicht zu viel zumute. Ich habe nun in Fotodioden-Datenblätter gesehen, dass dort eine maxmale Reverse Voltage und eine Breakdown Voltage angegeben wird, von denen ich mal vermute, dass solange die nicht überschritten werden, alles gut ist. Das bringt mich dann aber zurück zum Beitrag von dolf, dass die Leistungen zu gering sind. ... und somit meine Gedanke, dass die 4,5V zur Leitung beitragen, falsch sein müssten ...
Es ist in der Tat so, dass Schalrungen mit OpAmps einfacher zu verstehen und dimensionieren sid wie Schaltungen mit einzelnen Transistoren. Zu transistorschaltungen geht man eigentlich erst wenn man mit OpAmps nicht mehr hinkommt, oder Opamps viel zu teuer sind, bei Ultrahohen Stueckzahlen.
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Alexander G. schrieb: > ich gebe mir mal meine Antwort selbst: da die Fotodiode ja sperrt, > fließt auch kein Strom durch den Widerstand, so dass am Widerstand auch > keine Spannung abfällt. nun ja es fließt ohne beleuchtung ja der sperrstrom. fällt licht auf die in sperrichtung betriebene diode so vergrößert sich dieser. damit hast nen unterschiedlichen spannungsabfall bei dunkel/hell. den greifst am besten mit nem jfet ab und stellst den dann niederohmig dem nachfolgendem verstärker zur verfügung. z.b. so wie hier. mfg
>Das bringt mich dann aber zurück zum Beitrag von dolf, dass die >Leistungen zu gering sind. ... und somit meine Gedanke, dass die 4,5V >zur Leitung beitragen, falsch sein müssten ... Der Fehler kann auch ganz wo anders liegen... Lade dir mal TINA von Texas Instruments oder LTSpice von Linear Technology herunter. Das sind hochwertige und kostenlose Schaltungssimulatoren. Mit denen lernst du sicherlich mehr, als wenn du über einen achtlos hingeworfenen Ausdruck eine ganze Theorie aufspannst.
Kai Klaas schrieb: > Lade dir mal TINA von Texas Instruments oder LTSpice von Linear > Technology herunter. Du wirst lachen, aber LTSPice ist schon längst installiert und damit lerne ich auch durch probieren. Da sieht man auch durchaus Reaktionen auf Aktionen. ABER: es erklärt nix, und gibt auch keine Hinweise in welche Richtung man sich weiter vertiefen musss ... und vor allem: man macht da schnell Fehler, die man nicht erkennt, versteht dann nicht die Ausgaben und verzweifelt. Für mich ist ein Forum keine Black-Box in die ich meine technischen Anforderungen reinschreibe und erhalte dann eine Ausgabe. Mir geht es genau um das <<warum ist das so, was ist da noch>>. Meine Schaltung mag dir zu einfach und achtlos erscheinen, jedoch ging es mir ums Prinzipielle. Dolf erwähnte z.B. Speerstrom. Ja genau, ein Anfänger muss zuerst mal darauf geschubst werden, dass da noch mehr ist ... und das sagt dir keine Simulation. Nicht missverstehen: Simulation halte ich für ein gutes Werkzeug, aber nur in Ergänzung. Martin B. erwähnte den Begriff des Arbeitspunktes. Danach habe ich dann gegoogelt und heute den ganzen Tag viel darüber gelesen (kann hierfür nur wärmstens das Video www.youtube.com/watch?v=b4OpUqBI9WU&list=PLCBBBE57D0994BB27&index=10 emfpehlen. Ist super!). Transistoren sind mir jetzt nur noch halb so unheimlich wie vorher. Also ich bin froh über die konstruktiven Antworten auf meine achtlos hingeworfene Schaltung. Meine Schaltung wird schon Schritt für Schritt besser :-) :-) :-)
Kai Klaas schrieb: > als wenn du > über einen achtlos hingeworfenen Ausdruck eine ganze Theorie aufspannst. Nachtrag: mir geht es doch gerade um die Theorie :-)
>Nachtrag: mir geht es doch gerade um die Theorie :-)
Ja, aber um die richtige...
Die Photodiode verhält sich wie ein Stromquelle, solange du die Spannung an der Photodiode auf 0V oder negativ hälts. Das ist in deiner Schaltung der Fall. Damit ist Iphoto proportional zur einfalleneden Lichtmenge. Icollector = Iphoto*beta beta ist die Stromverstärkung des Transistors, z. B. 300. Nehmen wir an du hättest eine BPW21. Dann hast du einen Photostrom von wenigen uA bei heller Beleuchtung. Das ergibt dann ca. 1mA Kollektorstrom für den Lautsprecher. Mit einem 32Ohm Lautsprecher solltest du damit in der Lage sein 100Hz Brummen zu hören, wenn du die Diode in die Nähe einer Leuchtstofflampe bringst. Halogenlampen sind da nicht geeignet, weil die auf Grund ihrer thermischen Trägheit zu wenig flackern.
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leider kam ich erst heute wieder dazu, mich eingehender mit dem Thema Transistor-Theorie zu beschäftigen. Anhand der Übersicht von http://www.mikrocontroller.net/articles/Transistor-%C3%9Cbersicht habe ich mich nun für den BC547 entschieden. Laut Datenblatt gibt es diesen in drei verschiedenen Varianten BC547A (hfe= 110-220), BC547B (hfe=200-450), BC547C (hfe=420-800). Das Datenblatt (http://www.mikrocontroller.net/part/BC547) hat nun EIN Diagramm für die Kennlinien Vce-Ic (siehe angehängtes Bild). Stehe ich nun auf dem Schlauch, aber müsste dieses Kennlinenfeld nicht für jede Variante BC547A, BC547B, BC547C anders aussehen - also sollte das Datenblatt dann nicht drei solcher Diagramme haben? Mein Gedankengang ist nämliche folgender: wenn ich eine Ib-Kurve mir in der Anlage anschaue, dann müssten die dazugehörigen Ic-Werte doch mit unterschiedlichem hfe auch varieren - oder?
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