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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Beschaltung von Photodioden


Autor: Jens (Gast)
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Hallo,

ich möchte für einen optischen Sensor ein paar Photodioden auslesen und
so beschalten, dass sie für minimale Lichtverhältnisse optimiert werden.
Bin leider noch ziemlicher Anfänger in der Elektronik, hab aber
mittlerweile 3 alternative Beschaltungen herausgefunden, die wohl alle
Strom-Spannungswandler darstellen. Frage ist jetzt, welche zu nehmen
ist bzgl. Temperatur- und Rauschverhalten. Gearbeitet werden soll bei
150 Hz mit Pulsen von ca. 1 ms. Insbesondere würde ich gerne besser
verstehen, wie die Schaltungen funktionieren, d.h. wie komm ich da über
welche Widerstände von welchem Strom zu welcher Spannung. Bin über jeden
Hinweis dankbar. Ausserdem ist der Anschluss eines Photomultipliers
(Wert ca. 1000EUR) geplant, den ich ungern zerschiessen würde (Ausgang
0-100 \mu A). Wären die Schaltungen dafür geeignet? Bin eigentlich
mehr an der Anwendung des Sensors nachher interessiert, durch ein blöde
Verkettung von Umständen jedoch gezwungen, die Elektronik jetzt selber
zu machen.

Gruss,
Jens

Autor: crazy horse (Gast)
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Bild 1 scheint mir die beste Variante, also Kurzschlussbetrieb. Evtl.
erforderliche Filter würde ich in einer weiteren Stufe dahinter
realisieren.

Autor: Joern Gerhard (Gast)
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Gib mal bei google "grundlagen op schaltungen" ein - das hilft
sicherlich mehr, als diese paar irgendwo aufgefundenen Schaltungen.
Abgesehen davon kannst du es auch einfach ausprobieren, OPs sind
freundliche Wesen (keine Angst) einfach mal ein Standard-OP in ein
Steckbrett stöpseln und die Schaltungen ausprobieren und mit nem Oszi
(sollte wohl da sein, wenn ein Photomultiplier da ist) ansehen, was bei
rauskommt, ob was schwingt und wie das Rauschen aussieht.

Für den Anfang würde z.B. ein LM324 (unter 50 cents) von Reichelt super
sein, dazu eine (oder ein paar verschiedene Photodioden).
Dann einfach mal ein bischen rumstöpseln und Erfahrungen sammeln.
Als Werte solltest du 100nF und 220nF Kondensatoren da haben
(keramische) und die üblichen Standard-Widerstände (100, 1k, 10k, 100k,
1M) (bzw. ein paar Trimmerpotis).
Damit wirst du schnell zu einem Ergebnis kommen.

Der C oben rüber am R ist übriegends ein Tiefpassfilter gegen Rauschen
und immer gut. ;-)

cu joern

Autor: Jens (Gast)
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Erstmal vielen Dank für die Antworten.

@crazy horse:
Wo liegt denn der Vorteile der 1. gegenüber der 2. Schaltung. Ich hatte
ja mit der ersten hier oben (bin gerade in Norwegen) angefangen
herumzuexperimentieren (die ist einfach aus dem Tietze-Schenk), aber
hier gibt es noch jemanden, der an was ähnlichem bastelt und auf
"seine" Schaltung schwört (die 2.). Er sagt, meine 1. wär viel zu
"noisy" und hat dann auch gleich so ein paar Spezialkondensatoren
bereit (Polystyrol???, glaube 100pF) und behauptet, ich würde damit bei
sehr hoher Verstärkung besser fahren...ist das jetzt alles Humbug oder
was?

@joern:
es ist sicher richtig, dass ich hier eigentlich zuerst die Grundlagen
vernünftig lernen sollte und meinen Horowitz und Tietze-Schenk wenn
schon nicht von vorne bis hinten, dann doch die entsprechenden Kapitel
durcharbeiten sollte, aber es fehlt mir halt im Moment einfach die Zeit
dazu...ich habe die letzten 6 Monate mit einer Firma
zusammengearbeitet, die eigentlich die Elektronik sowie die Software
fertigstellen sollten, aber da is halt am Ende nix gewesen, so dass ich
im Moment ziemlich dumm dastehe (hier im Norden) und nur möglichst
schnell was auf die Beine stellen will, das einigermassen
funktioniert...deswegen die Frage nach ner Art "Kochrezept" als
Startmöglichkeit...

..und ich habe alle 3 Schaltungen schon probiert (benutze nen TLC274),
funktioniert ja auch, ich bin mir nur nicht sicher, welche ich denn
jetzt in einer ersten Variante nehmen soll, bezgl. Eigenschaften bei
hoher Verstärkung, temperaturstabilität und Drift.


... und nochmal zu der 3. Schaltung: ich oute mich wahrscheinlich
wieder als völlig unwissend, aber ist das überhaupt ein "richtiger"
Strom-Spannungswandler?

Nix für ungut,
j

Autor: Dingens (Gast)
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für fragen dieser art gibt es pro hersteller exzellente application
notes für ihre jeweiligen produkte. hab mal eins angehangen.

als erste verstärkerstufe würde ich unbedingt keinen wald und wiesen op
nehmen sondern einen low noise precision typ oder für besondere
ansprüche eine transistorstufe mit einem entsprechenden low noise
typen.

gefiltert sollte erst werden, wenn brauchbar hohe pegel im mV bereich
vorhanden sind, sonst kann wie dein kollege schon sagte das
filternetzwerk weitere störungen einbringen.

Autor: Dingens (Gast)
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nochn appnote hinterher

Autor: Jens (Gast)
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Danke für die Antworten. Denke, ich werde jetzt klarkommen. Anhang ist
auch noch interessant, hab ich heute morgen noch gefunden...ach ja, in
Bild 3 ist natürlich ein Fehler, Widerstände gehen über - und nicht
über out.
Werd wohl mit Bild 2 und 10MOhm anfangen, hab dafür schliesslich auch
schon ein Board layoutet..

Autor: Jens (Gast)
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..ist denn der OP (TLC279) ok für den Anfang?

Autor: Jens (Gast)
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hatte ansonsten an den LMV 774, bzw. LMC 6484 gedacht.

Autor: Michael (Gast)
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Zeichnung 3 ist falsch. Der Widerstand, der vom OP-Ausgang nach Masse
geht, muß vom Minus-Eingang nach Masse. Ansonsten würde ich Schaltung 3
nehmen, da die Ausgangsspannung positiv ist und du wahrscheinlich sogar
mit asymmetrischer Betriebsspannung arbeiten kannst.
Michael

Autor: Jens (Gast)
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@michael: versteh ich nicht. ich hab doch bei meinen Testschaltungen
nach Bild 2 auch eine positive Ausgangsspannung??
jens

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