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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik OPAmp für Fotodiode


Autor: Alex H. (hoal) Benutzerseite
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Hallo Leute,

aus dem Schaltplan im Anhang soll eine Platine zur Messung der 
Lichtintensität in einem Spektralphotometer für ein Schülerpraktikum 
entstehen.

Mit dem Poti ZERO soll die Grundhelligkeit subtrahiert und mit BLANK der 
Ausgangsstrom an die vorhandene Skala im ausgangsseitigen 
Mikroamperemeter angeglichen werden. Eine Bandbreite von 100Hz ist 
völlig ausreichend.

Sehe ich es richtig, dass für diese Anwendung ein ziemlich beliebiger 
Dual-OpAmp eingesetzt werden kann und die angegebenen "low input bias 
current"-Typer hier überflüssig wären?

Falls die Schaltung sonstige Fehler hat, werden Hinweise dankbar 
entgegengenommen.

Alex

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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@Alex H.:

Hast du die Schaltung schon mal auf einem Simulator simuliert?

Was findest du selbst daran so kritisch?

Was ist ein Spektralphotometer? Ein Spektrometer zur Erkennung diskreter 
und kontinuierlicher Lichtspektren?

Wie sind denn die Toleranzen z.B. der Fotodiode?

Da mit allerhand Potis schon so alles justiert wird, einschließlich 
(unabsichtlich) der Offsetspannungen, sollte ein ganz einfacher OP 
gehen, der wenigstens Darlington- und vielleicht FET-Inputs hat.

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>Falls die Schaltung sonstige Fehler hat, werden Hinweise dankbar
>entgegengenommen.

D3 ist falsch herum. Fotodioden werden in Sperrrichtung betrieben.

R1 sollte S mit A verbunden werden.

IC2A Pin3 sollte auf GND liegen. Die Offsetkompensation würde ich nur an 
IC2B machen. (Die Fotodiode sollte im quasi-kurzschluss betrieben 
werden, da sie da linearer ist)

Autor: Alex H. (hoal) Benutzerseite
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Wilhelm Ferkes schrieb:
> Hast du die Schaltung schon mal auf einem Simulator simuliert?

Hatte ich mangelns der Fotodioden leider noch keine Gelegenheit zu. Sie 
werden hoffentlich Anfang nächster Woche geliefert.


> Was findest du selbst daran so kritisch?

Eben, dass ich es noch nicht ausprobieren konnte. Ich weiß nicht, ob der 
Offset durch den ZERO-Poti bereits die Fehler durch den bias current von 
IC2A kompensiert.


> Was ist ein Spektralphotometer? Ein Spektrometer zur Erkennung diskreter
> und kontinuierlicher Lichtspektren?

Geanu, es werden die Transmissionsspektren verschiedener Proben 
aufgenommen.

> Wie sind denn die Toleranzen z.B. der Fotodiode?

Das Problem wären eher die Toleranzen des OPAmp. Die Fotodiode liefert 
Ströme unterhalb von etwa 100uA, vielleicht sogar nur 10uA. Konnte ich 
wie gesagt leider noch nicht am Gerät ausprobieren. Da können die bias 
Ströme schnell sehr störend werden.

Autor: Alex H. (hoal) Benutzerseite
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Matthias Lipinsky schrieb:
> D3 ist falsch herum. Fotodioden werden in Sperrrichtung betrieben.

Die Spannung am Ausgang von IC2A soll negativ sein.


> R1 sollte S mit A verbunden werden.

R1 dient der einmaligen Abstimmung der Schaltung, sollte also egal sein.
Die anderen Potis werden am Gerät passend zur Drehrichtung verkabelt.


> IC2A Pin3 sollte auf GND liegen. Die Offsetkompensation würde ich nur an
> IC2B machen. (Die Fotodiode sollte im quasi-kurzschluss betrieben
> werden, da sie da linearer ist)

Richtig. Mit der Offsetkompensation am zweiten OPV würden sich aber 
Offset und Gain gegenseitig beeinflussen. Nun könnte ich als erste Stufe 
einen reinen Transimpedanzverstärker nehmen, dann mit je einem OPV 
zuerst den Offset abziehen und anschließend verstärken. Aber geht das 
nicht auch mit nur zwei OPAmps?

Im vorherigen Entwurf war die Diode direkt an der höhergelegten 
virtuellen Masse angeschlossen, die Gainstufe war dagegen auf Masse 
bezogen. Siehe Anhang.
Allerdings konnte ich den Stromfluss der Diode in diesem Aufbau nicht 
nachvollziehen. Er müsste hier doch durch der ZERO-Spannungsteiler 
fließen, oder?

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>Die Spannung am Ausgang von IC2A soll negativ sein.

Ok.


>R1 dient der einmaligen Abstimmung der Schaltung, sollte also egal sein.
>Die anderen Potis werden am Gerät passend zur Drehrichtung verkabelt.

Darum geht es nicht. Offene EIngänge fangen Störungen ein. Deshalb wird 
ein Poti grundsätzlich so verschaltet, das derSchleifer einen Teil der 
Widerstandsbahn kurzschließt. (Sofern das Poti nicht als Pannungsteiler 
geschaltet ist)


>Er müsste hier doch durch der ZERO-Spannungsteiler fließen, oder?

Ja.

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Alex H. schrieb:

>Die Spannung am Ausgang von IC2A soll negativ sein.

Wie soll das gehen?

Die Schaltung ZERO kann nur positive Spannungen erzeugen, und der IC2A 
ist ein nicht invertierender Verstärker mit Verstärkungsfaktor 
(R1+R(D3))/R(D3).

Autor: Alex H. (hoal) Benutzerseite
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Wilhelm Ferkes schrieb:
>>Die Spannung am Ausgang von IC2A soll negativ sein.
>
> Wie soll das gehen?
>
> Die Schaltung ZERO kann nur positive Spannungen erzeugen, und der IC2A
> ist ein nicht invertierender Verstärker mit Verstärkungsfaktor
> (R1+R(D3))/R(D3).

Ich dachte er sei ein Transimpedanzverstärker:

Autor: Daniel -------- (root)
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ist C2 richtig rum drin?

Autor: Alex H. (hoal) Benutzerseite
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Matthias Lipinsky schrieb:

>>R1 dient der einmaligen Abstimmung der Schaltung, sollte also egal sein.
>>Die anderen Potis werden am Gerät passend zur Drehrichtung verkabelt.
>
> Darum geht es nicht. Offene EIngänge fangen Störungen ein. Deshalb wird
> ein Poti grundsätzlich so verschaltet, das derSchleifer einen Teil der
> Widerstandsbahn kurzschließt. (Sofern das Poti nicht als Pannungsteiler
> geschaltet ist)

Du hast natürlich Recht. Hatte ich vorhin falsch verstanden. Ist 
korrigiert.


>>Er müsste hier doch durch der ZERO-Spannungsteiler fließen, oder?
>
> Ja.

Eben. Geht nicht. Eine niederohmige Spannungsreferenz möchte ich ungern 
einbauen.



Daniel -------- schrieb:

>ist C2 richtig rum drin?

Nö. Danke.

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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> Ich dachte er sei ein Transimpedanzverstärker:

Möglich. Ich kenne Pin 1 nicht, das sagt mir so gar nichts. OP1 wird
immer versuchen, die beiden Eingänge + und - auf gleichem Potential zu
halten. Sollte diese Bedingung nicht stimmen, ist es kein Verstärker 
mehr.
Und eine Spannung ist von der Zero-Schaltung vorgegeben. Und die ist
immer positiv, da der negativste Punkt die Masse ist. Deshalb kann die
Ausgangsspannung von OP1 nie negativ werden.

Autor: Tom Ekman (tkon)
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Die spektrale Empfindlichkeit der Fotodiode ist bei Rot doppelt so hoch 
als wie bei blau.
Wäre da nicht vielleicht ein nahezu linearer Fotowiderstand besser 
geeignet?
Alternativ könnten die Schüler dies auch nachträglich händisch 
rausrechnen.

Autor: Ulrich (Gast)
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Ein Fotowiderstand ist hinsichtlich der Wellenlängenabhängigkeit nicht 
besser als eine Fotodiode. Da ist ein Fotodiode schon die richtige Wahl, 
weil man eine viel bessere Linearität hat, und kaum Tmperaturabhängig. 
Nur wenn man in den IR bereich will, sind PbS Fotowiderstände leicher zu 
bekommen als Fotodioden aus Germanium oder InP.

Da keine hohe Bandbreite gebraucht wird, sollte man parallel zu R1 einen 
Kondensator (z.B. 100 pF) haben. Ganz ohne neigt die Schaltung zum 
schwingen. Wegen möglicher eingekoppelter Störungen wäre zu überlegen R1 
nicht als Poti, sondern als Festwiderstand zu nehmen, ggf. auch Steckbar 
oder umschaltbar (z.B. 1 M und 10 M). Lieber mehr Verstärkung in die 
erste Stufe, und die 2 te Stufe einstellbar machen. 2 Potis sind eher 
überflüssig.

C9 am Ausgang der OPs ist auch nicht gut für die Stabilität. 
Wahrscheinlich wird die Schaltung so schwingen. Lieber den Widerstand 
hinter den OP, und die Ausgangsspannung gegen Masse abgreifen.

Die Spannung zur Offset kompensation muß stabilisiert sein. Notfalls am 
Eingang nur GND und 5 V nehmen und am Ausgang noch etwas von den 5 V 
dazu tun.

Autor: Ulrich (Gast)
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Da ist noch ein Problem:
Die Versorgungsspannung kann zu hoch werden. Wenn das ein kleiner Trafo 
ist, kann man statt der nominalen 12 V bei wenig Last auch mal 16 V 
(oder mehr) haben, und dann werden hinter dem Gleichrichter 18 V 
überschritten.

Damit der OP nicht so warm wird, wäre es vermutlich besser den OP mit 
+-5 V zu versorgen. Eine Stabile -5 V kann man für den Offsetabgleich 
ohnehin gut gebrauchen.

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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@Alex H.:

Ich nehme mal einiges zurück von dem, was ich gestern schrieb. Sorry, es 
war schon etwas spät, ich hatte den zweiten (geänderten) Dateianhang 
nicht mehr recht beachtet, und etwas Verwirrung gestiftet.

Dann hab ich mir mal Kennlinienscharen von Fotodioden im Sperrbetrieb 
angeschaut, und mir auch mal das Datenblatt des SFH2332 gezogen. Günstig 
scheint es mir, wenn man die Diode bei konstanter Sperrspannung 
betreibt, z.B. 5V. Legt man die Diode mit der Katode an +5V, Anode an 
den negativen OP-Input, wäre das erfüllt. Der Ausgang des ersten OP 
sollte dann in den negativen Bereich aussteuern, der zweite invertiert 
das wieder. Der OP mit der Fotodiode sollte wegen der winzigen Ströme 
dann eher ein Typ mit FET- bzw. MOSFET-Eingängen sein (wegen 
Eingangsströmen).

Spektrale Empfindlichkeitskurven haben wohl alle Fotodioden, da muß man 
sich dann anderweitig was einfallen lassen (Farbfilter, etc.), falls 
überhaupt gefordert.

Ich werde am Nachmittag noch etwas Zeit haben, die erste OP-Stufe mal 
auf PSPICE zu simulieren...

Autor: Alex H. (hoal) Benutzerseite
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Ulrich schrieb:
> Da keine hohe Bandbreite gebraucht wird, sollte man parallel zu R1 einen
> Kondensator (z.B. 100 pF) haben. Ganz ohne neigt die Schaltung zum
> schwingen.

Das dient doch der Kompensation der Phasenverschiebung durch Dioden- und 
OP-Eingangskapazität, oder?

> Wegen möglicher eingekoppelter Störungen wäre zu überlegen R1
> nicht als Poti, sondern als Festwiderstand zu nehmen, ggf. auch Steckbar
> oder umschaltbar (z.B. 1 M und 10 M).

Wird darauf hinauslaufen, dass ich den maximalen Strom der Diode im 
betreffenden Spektrometer messe und die Verstärkung passend auslege.


> C9 am Ausgang der OPs ist auch nicht gut für die Stabilität.
> Wahrscheinlich wird die Schaltung so schwingen. Lieber den Widerstand
> hinter den OP, und die Ausgangsspannung gegen Masse abgreifen.

Stimmt. Wird gemacht. Die Vorgängerschaltung hatte einen ähnlichen 
Ausgang, den ich unbedacht übernommen habe.


> Die Spannung zur Offset kompensation muß stabilisiert sein. Notfalls am
> Eingang nur GND und 5 V nehmen und am Ausgang noch etwas von den 5 V
> dazu tun.

Huch, die unstabilisierte Offsetspannung war aus einem früheren Entwurf. 
Ist stabilisiert.


> Da ist noch ein Problem:
> Die Versorgungsspannung kann zu hoch werden.

Zum Gerät gehört ein 6,5V AC Trafo. Verdammt schweres Teil. Ich wüsste 
gern, wie die Elektronik in dem Ding ursprünglich aussah. Es kommt wohl 
noch aus den 70ern.

Autor: Alex H. (hoal) Benutzerseite
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Wilhelm Ferkes schrieb:
> Dann hab ich mir mal Kennlinienscharen von Fotodioden im Sperrbetrieb
> angeschaut, und mir auch mal das Datenblatt des SFH2332 gezogen.

Ist leider eines der unvollständigeren Datenblätter. Zumindest fehlt 
ausgerechnet der Fotostrom vs. Beleuchtungsstärke.


> Günstig scheint es mir, wenn man die Diode bei konstanter Sperrspannung
> betreibt, z.B. 5V.

Bisher habe ich das Vorspannen nicht bedacht, da dann der Dunkelstrom 
noch mehr steigt, aber laut Datenblatt sollte es sich dabei um einige pA 
handeln. Wäre also eine Möglichkeit.


> Der OP mit der Fotodiode sollte wegen der winzigen Ströme
> dann eher ein Typ mit FET- bzw. MOSFET-Eingängen sein (wegen
> Eingangsströmen).

Genau das war ja die ursprüngliche Frage. Werden gerade die 
Eingangsströme durch die Offset-Vorgabe mit dem ZERO-Poti nicht beliebig 
kompensiert, wenn man die Grundhelligkeit wegnullt?


> Spektrale Empfindlichkeitskurven haben wohl alle Fotodioden, da muß man
> sich dann anderweitig was einfallen lassen (Farbfilter, etc.), falls
> überhaupt gefordert.

Ist nicht gefordert. Man nimmt die Kurve
auf.


> Ich werde am Nachmittag noch etwas Zeit haben, die erste OP-Stufe mal
> auf PSPICE zu simulieren...

Zumindest mit einem idealen OP und einer idealen Stromquelle 
funktioniert in LTspice der Offset ganz wunderbar in der ganz oben 
gezeigten Schaltung.

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Alex H. schrieb:

>Wilhelm Ferkes schrieb:
>>Dann hab ich mir mal Kennlinienscharen von Fotodioden im Sperrbetrieb
>>angeschaut, und mir auch mal das Datenblatt des SFH2332 gezogen.

>Ist leider eines der unvollständigeren Datenblätter. Zumindest fehlt
>ausgerechnet der Fotostrom vs. Beleuchtungsstärke.

Nee, ein Fotostrom mit Energie pro Fläche war da schon angegeben, 
allerdings nur für eine einzige Energie. OK, darauf kann man sich dann 
was reimen, bzw. muß mal sonstwo suchen, wo solch eine Energiedosis 
praktisch vorkommt. Auf Seite 2: Fotostrom bei 5V Sperrspannung und E = 
0,5mW/cm^2, zwischen 4,5 und 8,5µA. Das ist zumindest mal ein Anfang.

Ja, minimalistisch ist das schon. Ich habe aber nochmal Bücher gewälzt, 
z.B. den Hans Lacour aus der Studienzeit, Halbleiterbauelemente. Darin 
gibt es Kurvenscharen, die sehen etwa so aus wie die 
Ausgangskennlinienscharen eines Transistors mit IC über IB. Bei etwas 
über 2 Volt werden die dann linear bis zur maximalen Sperrspannung. 
Daher kam mein Vorschlag, es mit der konstanten Spannung 5V mal zu 
versuchen.

Übrigens, mit einem gewöhnlichen 741 (Darlington-Eingänge) bekomme ich 
in PSPICE ganz schlechte Ergebnisse, weil PSPICE auch die Eingangsströme 
der OP berücksichtigt. Ungünstigerweise sind die Eingangsströme an 
beiden Eingängen etwas verschieden, das ist mit ein Grund für 
Offset-Probleme in OP.

Du wirst wohl mal einen Probeaufbau machen müssen, um danach neu zu 
urteilen.

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Kleiner Anhaltspunkt zur Lichtdosis, was mir gerade spontan einfällt:

Die Sonne erreicht im Sommer sowas um die 200W/m^2. Geteilt durch 10000, 
macht dann 20mW/cm^2.

Autor: Ulrich (Gast)
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Bei einem Specktrometer hat man meistens eher wenig Licht. Auch da gibt 
es natürlich goße Unterschiede, aber richtig viel gibt es selten, vor 
allem wenn es erschwinglich bleiben soll. Entsprechend sollte man 
wirklich sehen das man so wenig Hintergrundlicht hat wie irgend möglich. 
Oft ist es sogar nötig mit Modulation (Chopper) zu arbeiten. Was ist das 
denn etwa für ein Spektrometer (Lichtquelle , Spaltgröße, Größe des 
Gitters/Prisma ) ?

Die Fotoströme werden also eher im Bereich einiger 10 nA bleiben.  Oft 
nutzt man als Widerstand ca. 10 M Ohm, einfach weil man größere nicht 
mehr so gut bekommt und dann auch schon langsam die Bandbreite recht 
klein ( <1 kHz) wird.

Mit 6,5 V Wechselspannung hat man noch keine Probleme mit zu viel 
Spannung, aber ein Spannungsregelung wäre trotzdem besser. Für den 
Offset ist noch keine Stabilisierung der negativen Spannung 
eingezeichtnet. Ein 7905 für die negative Spannung ist ja wirklich kein 
großer Aufwand.
Etwas übersichtlicher könnte man den Offset auch einfach zur 2 ten Stufe 
hinzuaddieren: einfach einen zusätzlichen Widerstand (z.B.1 M) von einer 
variablen Spannungsquelle zum (-) Eingang des 2 ten OPs. Der 2 te OP 
arbeitet dann als klassischer invertierender Addierer.

Die Wahl der OPs ist erstmal nebensächlich, wenn man einen Sockel 
benutzt- die 2- fachOPs sind fast alle Pinkompatibel. Der OP2134 ist 
schon nicht schlecht, vor allem für eine eher große Fotodiode. Eine 
sonst übliche Wahl wäre ein LF412.

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Ulrich schrieb:

>Was ist das denn etwa für ein Spektrometer (Lichtquelle,
>Spaltgröße, Größe des Gitters/Prisma ) ?

Vielleicht muß man nicht immer Löwen schießen! OK, die Mechanik ist 
nochmal ein Thema. Sicher nicht weniger wichtig als die Elektronik.

Ich erinnere mich noch an das FH-Labor, auch dort wurde zur 
Spektroskopie alles Umgebungslicht abgedunkelt. Hatte ich da nicht noch 
eine Mütze auf dem Kopf, wie 1850 bei den ersten Fotografien???

Mann, was habe ich in zig Bastelbüchern unglaublich schlechte 
Beleuchtungsregelungen auf Fotodiodenbasis und mit Transistoren 
verstärkt gesehen (z.B. automatische Hinterleuchtung von Instrumenten im 
Auto). Nachgebaut, und in die Tonne getreten.

Mit guten und preiswerten OP und Datenblatt, sollte man das doch 
heutzutage vernünftig hin bekommen.

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>Die Sonne erreicht im Sommer sowas um die 200W/m^2. Geteilt durch 10000,
>macht dann 20mW/cm^2.

Wie kommst du darauf?

Die Solarkonstante beträgt ca. 1,3kW/m², natürlich nur bei senkrechter 
Sonnenstrahlung.

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Matthias Lipinsky schrieb:

>>Die Sonne erreicht im Sommer sowas um die 200W/m^2. Geteilt durch
>>10000, macht dann 20mW/cm^2.

>Wie kommst du darauf?

>Die Solarkonstante beträgt ca. 1,3kW/m², natürlich nur bei
>senkrechter Sonnenstrahlung.

Na, das ist ein Richtwert, der vielleicht anders definiert war als 
deiner. Spielt aber auch keine große Rolle, die Größenordnung sollte nur 
zum Vergleich der Energie im Datenblatt der Fotodiode dienen, mehr 
nicht.

Autor: Ulrich (Gast)
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Mir geht es nicht darum das Spektrometer zu verbessern oder zu 
kritisieren.  Damit könnte man aber abschätzen in welcher Größenordnung 
der Fotostrom ist.

Die anpassung an die Empfindlichkeit ist ja auch nur ein Widerstand. Da 
kann man Probieren und dann ggf. anpassen.

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Ulrich schrieb:

>Mir geht es nicht darum das Spektrometer zu verbessern oder zu
>kritisieren.  Damit könnte man aber abschätzen in welcher
>Größenordnung der Fotostrom ist.

Richtig. Wenn schon, sollte man eventuell weitere Details betrachten 
bzw. erörtern.

>Die anpassung an die Empfindlichkeit ist ja auch nur ein Widerstand.
>Da kann man Probieren und dann ggf. anpassen.

Da wird auf jeden Fall mal ein Probeaufbau her müssen.

Autor: Alex H. (hoal) Benutzerseite
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Ulrich schrieb:
> Entsprechend sollte man
> wirklich sehen das man so wenig Hintergrundlicht hat wie irgend möglich.
> Oft ist es sogar nötig mit Modulation (Chopper) zu arbeiten. Was ist das
> denn etwa für ein Spektrometer (Lichtquelle , Spaltgröße, Größe des
> Gitters/Prisma ) ?

Nun ja, es ist wirklich nur ein Schülergerät für ein Physikpraktikum. 
Die Lichtquelle ist im Anhang zu sehen. Übrigens wäre ich für günstige 
Bezugsquellen in Deutschland sehr dankbar.


> Etwas übersichtlicher könnte man den Offset auch einfach zur 2 ten Stufe
> hinzuaddieren: einfach einen zusätzlichen Widerstand (z.B.1 M) von einer
> variablen Spannungsquelle zum (-) Eingang des 2 ten OPs. Der 2 te OP
> arbeitet dann als klassischer invertierender Addierer.

Diese variable Spannungsquelle müsste dann wesentlich niederohmiger als 
die Potilösung sein, um relevante Offsets erzeugen zu können. Mit dem 1M 
Widerstand würde die Offset-Spannung ja nur mit Faktor 1/100 addiert 
werden. Die Widerstände um den 2. OP müssen größenordnungsmäßig so 
bleiben, da der Blank-Poti ziemlich fest verbaut ist.


> Die Wahl der OPs ist erstmal nebensächlich, wenn man einen Sockel
> benutzt- die 2- fachOPs sind fast alle Pinkompatibel. Der OP2134 ist
> schon nicht schlecht, vor allem für eine eher große Fotodiode. Eine
> sonst übliche Wahl wäre ein LF412.

Danke. Auf den Hinweis habe ich gewartet. Der LF412 sieht gut aus und 
ist weitaus günstiger als der OPA2134.

Wilhelm Ferkes schrieb:
>>Die anpassung an die Empfindlichkeit ist ja auch nur ein Widerstand.
>>Da kann man Probieren und dann ggf. anpassen.
>
> Da wird auf jeden Fall mal ein Probeaufbau her müssen.

Genau.

Vielen Dank für eure Hilfe soweit!

EDIT: Sorry, habe eben erst bemerkt, dass das Bild eine viel zu hohe 
Auflösung hat. Ist schon spät...

Autor: Wilhelm F. (ferkes-willem)
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Alex H. schrieb:

>Nun ja, es ist wirklich nur ein Schülergerät für ein Physikpraktikum.

Einzelstück, da könntest du für den OP notfalls noch richtig was 
investieren. Hab mir heute mal rein zufällig wieder den ICL7650 
angeschaut (allerdings aus ganz anderen Gründen), der war in einer 
Präzisions-Meßschaltung verbaut. So genannter Chopper-OP, Ultra Low 
Offset Voltage um die 1µV. Ok, es gibt modernere, das Ding hat auch 
schon ein viertel Jahrhundert hinter sich. Es würde aber die 
Größenordnungen der Potis erheblich reduzieren, und vielleicht ständige 
Nachjustierungen bei Driften eliminieren.

Sorry, ist nur so ne Idee.

>Die Lichtquelle ist im Anhang zu sehen. Übrigens wäre ich für
>günstige Bezugsquellen in Deutschland sehr dankbar.

Ist das nicht die Lichtquelle, die das zu analysierende Element (z.B. 
Natrium) enthält? Sieht etwas gebraucht bzw. defekt aus. Aus dem 
Bezeichnungskürzel könnte man auf GE (General Electric) schließen. Vor 
Jahren an der FH sprachen sie auch schon von Beschaffungsproblemen und 
Preis.

Laborgerätehersteller, vielleicht Leybold, aber immer schweineteuer.

Autor: Alex H. (hoal) Benutzerseite
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Wilhelm Ferkes schrieb:
>>Nun ja, es ist wirklich nur ein Schülergerät für ein Physikpraktikum.
>
> Einzelstück, da könntest du für den OP notfalls noch richtig was
> investieren.

Korrekterweise hätte ich schreiben müssen:
Nun ja, es sind wirklich nur vier Schülergeräte für ein Physikpraktikum.
;)

> Hab mir heute mal rein zufällig wieder den ICL7650
> angeschaut (allerdings aus ganz anderen Gründen), der war in einer
> Präzisions-Meßschaltung verbaut. So genannter Chopper-OP, Ultra Low
> Offset Voltage um die 1µV. Ok, es gibt modernere, das Ding hat auch
> schon ein viertel Jahrhundert hinter sich. Es würde aber die
> Größenordnungen der Potis erheblich reduzieren, und vielleicht ständige
> Nachjustierungen bei Driften eliminieren.
>
> Sorry, ist nur so ne Idee.

Wieso sorry? Ist ein gute Idee. Mir keuchtet allerdings nicht ein, wieso 
sich die Potis ändern sollten.

Ich habe das ganze jetzt etwas ausführlicher Simuliert. In der LTspice 
YahooGroup findet sich ein schönes Modell einer Photodiode. Der LF412 
schlägt sich bis unter 100nA Fotostrom ganz wacker. Sogar 10nA würden 
mit Ach und Krach noch gehen.

Mal sehen, was die Dioden im Gerät an Strom rausgeben. Ich werde 
berichten.

Ich hätte auch gern welche mit größerer Oberfläche genommen. Allerdings 
war das die mit der "flachsten" Wellenlängenabhängigkeit zw. 400nm und 
660nm.


> Ist das nicht die Lichtquelle, die das zu analysierende Element (z.B.
> Natrium) enthält? Sieht etwas gebraucht bzw. defekt aus. Aus dem
> Bezeichnungskürzel könnte man auf GE (General Electric) schließen. Vor
> Jahren an der FH sprachen sie auch schon von Beschaffungsproblemen und
> Preis.

Mit der Bezeichnung finde ich viele Händler in den USA, hier allerdings 
nur Mercateo. Besser als nichts, aber vielleicht gibt es noch andere.

Autor: Ulrich (Gast)
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Wenn der Rückkopplungswiderstand passend gewählt ist, sollte die 
Ausgangspannung des ersten OPs bei etwa 100 mV bis 1 V liegen. Da ist 
dann ein Offset von 1 mV des OPs nicht so schlimm.  Auch wenn es neuere 
gibt wäre der ICL7650 keine so schlecht Wahl für einen Chopper OP, denn 
der hat relativ wenig bias Strom, eine relativ hohe mögliche 
Versorgungsspannung und relativ wenig Rauschen - nur halt als Nachteil 
eine Pinbelegung außer der Norm, und externe Kondensatoren.
Den Poti für den Offset wird man auch mehr wegen der 
Hintergrundbeleuchtung brauchen. Auch bei den normalen OPs wird die 
Drift eher klein sein.

Der Verlauf der Empfindlichkeit zwischen 800 nm und 400 nm wird bei fast 
allen Fotodiode praktisch gleich sein, halt ein Quanteneffizienz von 
rund 90%. Eine größere Fotodiode sollte kaum helfen, da der Spalt ja 
auch nicht reisig sein wird.  Eine große Fotodiode kreigt dann auch mehr 
Streulicht und ggf. Rauschen.

Für die Offseteinstellung am 2 ten OP müßte der Poti auch nicht so 
niederohmig sein, nur halt weniger als der Widerstand zum Einkopplen von 
etwa 1 M oder vielleicht 100 K, wenn man mehr Offset hat. Ein 100 K Poti 
wäre da durchaus OK. Schlimmstenfalls wird die Offseteinstellung etwas 
nichtlinear, was aber auch kaum Stören sollte.

Autor: Alex H. (hoal) Benutzerseite
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Das hatte ich gestern übersehen:

Wilhelm Ferkes schrieb:
> Ist das nicht die Lichtquelle, die das zu analysierende Element (z.B.
> Natrium) enthält? Sieht etwas gebraucht bzw. defekt aus.

Es ist die Lichtquelle. Das Licht wird an einem Prisma gebrochen und 
durch das zu analysierende Objekt (Farbfilter, Proteinlösung, ...) 
geschickt. Aus dem Verhältnis zur Messung ohne Messobjekt hat man die 
Transmissionskurve wie oben geschrieben.

In diesem Fall ist die Lampe einfach durchgebrannt. Deshalb die Suche 
nach einer neuen.

Autor: Alex H. (hoal) Benutzerseite
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Ulrich schrieb:
> Der Verlauf der Empfindlichkeit zwischen 800 nm und 400 nm wird bei fast
> allen Fotodiode praktisch gleich sein, halt ein Quanteneffizienz von
> rund 90%.

Da gibt es schon größere Unterschiede. Die BPW34 hat eine "normale" 
Empfindlichkeitskurve für Silizium-Fotodioden. Dann gibt es solche, die 
an die Empfindlichkeit des menschlichen Auges angepasst sind, wie die 
BPW21. Und die SFH2332 ist eben die mit der flachsten Kurve im Bereich 
zw. 400 und 660nm, der eben für die Praktikumsgeräte relevant ist.


> Eine größere Fotodiode sollte kaum helfen, da der Spalt ja
> auch nicht reisig sein wird.  Eine große Fotodiode kreigt dann auch mehr
> Streulicht und ggf. Rauschen.

So klein ist der Spalt in den Dingern erstaunlicherweise gar nicht..


> Für die Offseteinstellung am 2 ten OP müßte der Poti auch nicht so
> niederohmig sein, nur halt weniger als der Widerstand zum Einkopplen von
> etwa 1 M oder vielleicht 100 K, wenn man mehr Offset hat. Ein 100 K Poti
> wäre da durchaus OK. Schlimmstenfalls wird die Offseteinstellung etwas
> nichtlinear, was aber auch kaum Stören sollte.

Damit ich dich nicht missverstehe: Gemeint ist eine Einkopplung zw. R2 
und dem nichtinvertierenden Eingang des zweiten OP, oder?

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