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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Paar kleine Fragen bzgl. Fotodiode Beschaltung


Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Hallo,

Ich habe schon in folgendem Beitrag gefragt:
Beitrag "Re: LED-Touch-Panel"

Es geht um die Analogschaltung hier:
http://www.mikrocontroller.net/attachment/36672/Analog.png

Ein Analog MUX legt die Spannung von einer Fotodiode (bzw LED in 
Fotodiodenschaltung) an diese Schaltung.

Allerdings frage ich mich zur Zeit (neben den Fragen im oben verlinkten 
Beitrag ;)), worüber der Fotostrom genau abfällt? Sieht so aus, als 
würde der Innenwiderstand des Operationsverstärkers benutzt um den 
Fotostrom in eine Spannung zu wandeln.
Kommt mir etwas komisch vor.

Ich würde statt der Schaltung gerne einen einfachen Spannungsfolger (wie 
auch in der oberen Schaltung) verwenden, und den Fotostrom der Diode 
über einen 1Mega Ohm Widerstand (oder so etwas in der Größe) fließen 
lassen. Das müsste doch rein theoretisch gehen, oder?

Soweit ich weiß, ist dann die Messung nicht ganz so schnell möglich, 
aber das ist erstmal egal. Bei Tau = R * C und 100pF als Kapazität der 
Diode, sowie 1Meg als Widerstand auf 100ms Zeitkonstante.

Wo genau liegt der Vorteil bei der großen Beschaltung oben?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ Simon K. (simon) Benutzerseite

>Ein Analog MUX legt die Spannung von einer Fotodiode (bzw LED in
>Fotodiodenschaltung) an diese Schaltung.

Hmm.

>Allerdings frage ich mich zur Zeit (neben den Fragen im oben verlinkten
>Beitrag ;)), worüber der Fotostrom genau abfällt? Sieht so aus, als

Dem Arbeitswiderstand der Photodiode.

>würde der Innenwiderstand des Operationsverstärkers benutzt um den
>Fotostrom in eine Spannung zu wandeln.

Nein. Das ist ein normaler Spannungsfolger mit der Verstärkung 1.

>Ich würde statt der Schaltung gerne einen einfachen Spannungsfolger (wie
>auch in der oberen Schaltung) verwenden, und den Fotostrom der Diode
>über einen 1Mega Ohm Widerstand (oder so etwas in der Größe) fließen
>lassen. Das müsste doch rein theoretisch gehen, oder?

Sicher.

>Soweit ich weiß, ist dann die Messung nicht ganz so schnell möglich,
>aber das ist erstmal egal. Bei Tau = R * C und 100pF als Kapazität der
>Diode, sowie 1Meg als Widerstand auf 100ms Zeitkonstante.

Naja, 100pF sind verdammt viel. Die meisten Photodioden haben so um die 
5..15pF. Wenns schnell sein soll, nimmt man einen 
Transimpadanzverstärker.

>Wo genau liegt der Vorteil bei der großen Beschaltung oben?

Keine Ahnung. Das ist ein einfacher Spanungsfolger + Bandpass.

MFG
Falk

Autor: Helmut -dc3yc (dc3yc)
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Simon,

hier ist eine Schaltung, die ich immer verwende.

Servus,
Helmut.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Ah, der Falk sehr gut.

Falk Brunner wrote:
> @ Simon K. (simon) Benutzerseite
>
>>Ein Analog MUX legt die Spannung von einer Fotodiode (bzw LED in
>>Fotodiodenschaltung) an diese Schaltung.
>
> Hmm.
>
>>Allerdings frage ich mich zur Zeit (neben den Fragen im oben verlinkten
>>Beitrag ;)), worüber der Fotostrom genau abfällt? Sieht so aus, als
>
> Dem Arbeitswiderstand der Photodiode.

In der Schaltung oben gibt es eben diesen nicht. Oder ich habe ihn 
übersehen.

>>würde der Innenwiderstand des Operationsverstärkers benutzt um den
>>Fotostrom in eine Spannung zu wandeln.
>
> Nein. Das ist ein normaler Spannungsfolger mit der Verstärkung 1.

Und der hat keinen Innenwiderstand gegen Masse? ;) Klar ist es ein 
Spannungsfolger. Aber der Innenwiderstand bewirkt eine Umwandlung des 
Stromes in eine Spannung nach dem ohmschen Gesetzt. "Umwandlung" ist 
hier möglicherweise der falsche Begriff, aber er beschreibt das 
Verhalten ganz gut.
Der Spannungsfolger-OP selber wandelt gar nichts, das ist mir auch klar.

>>Ich würde statt der Schaltung gerne einen einfachen Spannungsfolger (wie
>>auch in der oberen Schaltung) verwenden, und den Fotostrom der Diode
>>über einen 1Mega Ohm Widerstand (oder so etwas in der Größe) fließen
>>lassen. Das müsste doch rein theoretisch gehen, oder?
>
> Sicher.

Gut.

>>Soweit ich weiß, ist dann die Messung nicht ganz so schnell möglich,
>>aber das ist erstmal egal. Bei Tau = R * C und 100pF als Kapazität der
>>Diode, sowie 1Meg als Widerstand auf 100ms Zeitkonstante.
>
> Naja, 100pF sind verdammt viel. Die meisten Photodioden haben so um die
> 5..15pF. Wenns schnell sein soll, nimmt man einen
> Transimpadanzverstärker.

Interessant. Ich benutze ja eine normale LED als Fotodiode und habe auch 
nur in die Datenblätter normaler LEDs geschaut (Kingsbright) und erstmal 
keine Kapazitätsangabe gefunden. Bin einfach mal von 100pF ausgegangen.
Die Geschwindigkeit ist schon in Ordnung. Ich will ja gar keine so 
schnellen Helligkeitsänderungen messen.
Der Transimpedanzverstärker hat den Nachteil, dass es ihn nur in 
invertierender Bauweise gibt. Also entweder muss ich mir eine ganz 
andere Beschaltung der LED Matrix ausdenken (sodass die Diode beim 
Messen in anderer Messrichtung liegt. Oder ich schalte nochmal einen 
invertierenden Spannungsfolger vorne vor.
Bei beiden Maßnahmen benötige ich aber unbedingt eine negative 
Spannungsversorgung.

>>Wo genau liegt der Vorteil bei der großen Beschaltung oben?
>
> Keine Ahnung. Das ist ein einfacher Spanungsfolger + Bandpass.

Bandpass! Aha. Was der da zu suchen hat? Wie gesagt, hat die Schaltung 
aber keinen Arbeitswiderstand wo der Fotostrom drüber abfällt.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Helmut -dc3yc wrote:
> Simon,
>
> hier ist eine Schaltung, die ich immer verwende.
>
> Servus,
> Helmut.

Danke für die Schaltung! Da ist auf jedenfall auch ein 
Transimpedanzverstärker dabei. Der fällt wegen oben genannter Gründe 
leider raus.

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