En cool Op-Amp demonstration: differentiell ljusmätare (5 / 12 steg)
Steg 5: Del 1: en regelbunden Transimpedence förstärkare
I huvudsak vad denna krets gör är att det tar strömmen från fotodiod: i(t) och multiplicerar det med R = 100kOhm för att göra Vout(t). Sedan kan du mäta Vout(t) med ett oscilloskop, som kommer att berätta hur fotodiod aktuella varierande med tid, och därmed hur intensiteten hos ljuset som fotodiod "ser" varierar med tiden.
Hur gör den här?
Minns de tre gyllene reglerna:
1) inga aktuella flöden till eller från op amp ingångar men 2) ström kan flöda ur op förstärkaren, vid den plats som heter Vout.
Så har du fotoner slå fotodiod och knackar elektroner loss. Elektronerna kommer tillbaka från de -15 V (detta kallas en omvänd bias - omvänd eftersom det är motsatsen till det vanliga sättet att nuvarande vill flöde i en diod), vilket innebär att den konventionella positiva strömmen flödar mot-15V. Denna positiva ström kan inte vara flytande från op amp ingångar, så det måste komma från produktionen Vout.
3) om du ansluter utdata till ingången "minus", op förstärkaren kommer att försöka göra sitt bästa göra spänningen på ingång "minus" lika med spänningen på den "plus input"
Eftersom Vout är ansluten till "minus" input, op förstärkaren kommer att se till att spänningen på den "plus" input, V +, är lika med spänningen på "minus" input, V-. Men eftersom V + är jordad, V-måste också vara "jordad". Detta kallas en "flytande marken": V - faktiskt förbinds inte till marken, men dess spänning är effektivt på marken (till bäst av den op förstärkare förmåga). Så nu vi vet 2 saker: a) det finns en positiv nuvarande i(t) flödar från Vout, över 100kOhm, V - och b) V - = 0 volt.
Därmed vet vi att Vout - i(t)*(100kOhm) = V-= 0 vilket innebär att Vout = i(t) * (100kOhm) som utlovat!