Funktionsweise Rückkopplung HCNR201

[Alexander D. (oxel)]

Hallo liebe Community

Ich habe eine Frage zu dem linearen Optokoppler "HCNR201". Es geht um 
die Funktionsweise der Rückkopplung wie sie im Datenblatt, unter 
"Practical Circuit" auf Seite 11, gezeigt ist. Ich habe versucht die 
Erklärung auf Seite 16 nachzuvollziehen ,was mir nicht komplett gelungen 
ist.
Ich habe ein Problem damit den Stromfluss und die anliegende Spannung 
unter einen Hut zu bringen. Wenn meine Spannung Vin steigt, dann steigt 
auch der Stromfluss durch PD1. Dies führt doch von der Stromrichtung aus 
gesehen zu einer Positiven Spannung am Ausgang des OPs (im Grunde wie 
bei PD2 im zweiten Teil). Damit würde ich doch das Potential an der LED 
verringern, was ja genau der entgegengesetzte Effekt ist den man 
eigentlich erreichen möchte oder?
Wenn ich die anliegenden Spannungen betrachte, würde ich sagen, dass am 
invertierenden Eingang bei positivem Vin auch eine Spannung >0 anliegt , 
was den Ausgang des OPs kleiner als 0 werden ließe und somit die 
Potentialdifferenz an der LED größer wird (also der meiner Meinung nach 
gewünschte Effekt. Allerdings bräuchte man eine negative 
Versorgungsspannung des OPs).
Ich hoffe Ihr könnt mir helfen meine Gedanken zu entwirren. Hier noch 
der Link zum Datenblatt : 
http://www.avagotech.com/pages/en/optocouplers_plastic/plastic_high_linearity_analog_optocoupler/hcnr201/

Vielen Dank im Voraus
Grüße
Oxel

[Alexander L. (alexander82)]

Hallo Alexander,

als erstes entfernen wir den Widerstand R1 aus Figure 12 a).

Im Anschaltmoment sei der Kondensator C1 ungeladen. Am 
Operationsverstärker liegt an IN+ und IN- jeweils 0V und der Ausgang ist 
0V (Spannungsdifferenz ist Null). Jetzt beginnt die LED zu leuchten, da 
durch sie ein Strom fließt. Bisher kein Thema.
Aber gleichzeitig wird ein Strom in Sperrrichtung an der Photodiode 
generiert, durch welchen der Eingang IN+ positiv und der Eingang IN- 
negativ wird (Ladungstrennung durch Stromfluss). Da die 
Differenzspannung am Eingang jetzt nicht mehr Null ist, wird auch der 
Ausgang des OpAmp positiv. Da sich die Spannung am Ausgang ändert, 
fließt jetzt ein Strom über den Kondensator C1. Und zwar genau so viel, 
wie durch die Photodiode PD1 generiert wird. Die Summe des 
Rückkopplungsstromes und des Photodiodenstromes ergeben Null und das 
System ist ausgeregelt. Da der Verstärker seinen Ausgang ständig 
nachzieht, kann auch immer ein kleiner Strom über C1 fließen.

Jetzt kommt R1 mit ins Spiel.

Wird an Vin = 0V angelegt, fließt aus dem Knotenpunkt am Eingang IN- ein 
zusätzlicher Strom zum Photostrom. Dieser muss über die Rückkopplung 
erzeugt werden, in dem die Spannung am Ausgang des OpAmp erhöht wird. 
Dies geschieht so lange, bis die LED nahezu aus geht.

Wird an Vin = VCC angelegt, fließt ein zu der Rückkopplung zusätzlicher 
Strom in den Knotenpunkt IN-. Da jetzt der zufließende Strom größer als 
der abfließende Strom (Photostrom) ist, verringert der OpAmp seine 
Ausgangsspannung und die LED leuchtet.

Die Sekundärseite funktioniert nach dem gleichen Prinzip. Eine negative 
Versorgungsspannung ist nicht notwendig.

Ich hoffe ich konnte deine Gedanken entwirren.