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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Transimpedanzverstärker schneller ausschalten


Autor: pb (Gast)
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Hallo zusammen,

ich habe eine Schaltung aufgebaut wie im Anhang, leider ist die jedoch 
zu langsam. Die Einschaltzeit ist ok. Wenn ich die LED einschalte dauert 
es ca 1,8us bis das Ausgangssignal anliegt. Wenn ich die LED wieder 
ausschalte, dauert es ca 80us, bis das Ausgangssignal hinterherkommt und 
das ist deutlich zu langsam. Ich würde gerne die Auschaltzeit an die 
Einschaltzeit anpassen. Kann mir viellleicht jemand nen Tip geben, wie 
ich das am geschicktesten mache? Ich bin nicht so der Elektronik-Freak. 
Habe echt keine Idee, wie ich das am besten mache. Diesen Artikel kenne 
ich schon: 
http://www.mikrocontroller.net/articles/Lichtsenso...

Vielen dank und viele Grüße

Autor: Michael (Gast)
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Miss noch einmal nach. Ist es wirklich der TIA, der dieses Zeitverhalten 
aufweist, oder nicht doch dein "Komparator"?

Wenn man OPVs als Komparatoren missbraucht, muss man sich bewusst sein, 
dass sich je nach Schaltungstopologie Anstiegs-/Abfallzeiten von <<1V/µs 
einstellen können, sobald man die Eingänge übersteuert.

Aus dem LMV791-Datenblatt: "This also limits the performance of the 
LMV791 family as comparators, and hence the usage of the LMV791 and the 
LMV792 in an
open-loop configuration is not recommended.2

Autor: Guido (Gast)
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Hallo,

versuche die PIN-Diode unter Vorspannung zu betreiben. Pin2 der SFH229FA 
über einen Wideerstand gegeben +5 V verschalten.

Mit freundlichen Grüßen
Guido

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Wenn ich die LED wieder ausschalte, dauert es ca 80us, bis das
>Ausgangssignal hinterherkommt und das ist deutlich zu langsam.

Spezifiziere "hinterherkommt"!

Wie groß ist Vref?

Kai Klaas

Autor: Michael (Gast)
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Guido schrieb:
>
> versuche die PIN-Diode unter Vorspannung zu betreiben. Pin2 der SFH229FA
> über einen Wideerstand gegeben +5 V verschalten.

Die nähere Begründung, warum eine Sperrspannung von 0V an einer PIN-FD 
asymmetrische Schaltzeite von 2µs bzw. 80µs verursachen sollte, hätte 
ich gerne von dir gehört...

Autor: Guido (Gast)
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Hallo,

Michael schrieb:
> Die nähere Begründung, warum eine Sperrspannung von 0V an einer PIN-FD
> asymmetrische Schaltzeite von 2µs bzw. 80µs verursachen sollte, hätte
> ich gerne von dir gehört...

... ich auch. War wohl nicht ganz bei der Sache. Ich dachte der Eingang 
vom ersten Operationsverstärker wär hochohmig.

Mit freundlichen Grüßen
Guido

Autor: pb (Gast)
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Mit hinterherkommt meine ich das Ausgangssignal, dass sich in 
angemessener Zeit an den Zustand der LED anpassen soll also 0 oder 1.
Ich habe jetzt nochmal gemessen und es sieht so aus als ob die 
Verzögerung tatsächlich vom TIA kommt. Ich habe mal einen Screenshot vom 
Oszilloskop gemacht und angehängt. Im Bild ist Kanal 1 die LED, Kanal 4 
ist Pin 1 von IC37 und Kanal 5 ist das Ausgangssignal (Pin 1 von IC 38). 
Getriggert habe ich auf die fallende Flanke von Kanal 1. Mir kommts ein 
bischen komisch vor, dass zwischen den Pin 1 der OPVs so gar keine 
Verzögerungszeit liegt.
Ach so, Vref ist variabel zwischen 0 und 5V. Für die Messungen habe ich 
Vref auf 3,3V eingestellt.

Vielen Dank für die Antworten und viele Grüße

Autor: pb (Gast)
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pb schrieb:
> Mir kommts ein
> bischen komisch vor, dass zwischen den Pin 1 der OPVs so gar keine
> Verzögerungszeit liegt.

Diese aussage nehme ich zurück. Ich habe gerade noch einmal in das Bild 
gezoomt und festgestellt, dass zwischen den Flanken der Signale ca 160 
ns liegen. Kann man bei der Einstellung wie oben im Bild nicht sehen.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  pb (Gast)

>Verzögerung tatsächlich vom TIA kommt. Ich habe mal einen Screenshot vom
>Oszilloskop gemacht und angehängt.

Ist das ein Oszi? Oder eher ein Logicanalyzer.

> Im Bild ist Kanal 1 die LED, Kanal 4
>ist Pin 1 von IC37 und Kanal 5 ist das Ausgangssignal (Pin 1 von IC 38).
>Getriggert habe ich auf die fallende Flanke von Kanal 1. Mir kommts ein
>bischen komisch vor, dass zwischen den Pin 1 der OPVs so gar keine
>Verzögerungszeit liegt.

Naja, so viel sagt das Bild nicht aus. Ein reine Verzögerung am Ausgang 
von IC37 deutet auf Übersteuerung etc. hin. Wie vird die LED 
angesteuert? Über einen normalen CMOS-Ausgang? Das wäre OK.
Wie weit ist die LED von der Photodiode weg?
Photodiode verpolt?

MFG
Falk

Autor: Kai Klaas (Gast)
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Kann es sein, daß du den Transimpedanzverstärker völlig übersteuerst?

Außerdem ist die Beschaltung des Komparators ungeschickt gewählt: Damit 
die Spannung am "+" Eingang von IC38 auf über 3,3V steigen kann, muß die 
Ausgangsspannung von IC37 über 5V betragen!

Kai Klaas

Autor: pb (Gast)
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Das ist ein "mixed signal oscilloscope" mit dem ich hier messe.
Die LED wird über MOSFETs angesteuert. Für die Messungen habe ich einen 
Abstand von ca einem cm eingestellt. Verpolt ist die Photodiode auch 
nicht. Anode (runde Seite) an GND, Kathode (flache Seite) am OPV.
Was könnte der Fehler sein?

Autor: pb (Gast)
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Kai Klaas schrieb:
> Kann es sein, daß du den Transimpedanzverstärker völlig übersteuerst?

Ja kann schon sein. Wie kann ich das feststellen?

Kai Klaas schrieb:
> Außerdem ist die Beschaltung des Komparators ungeschickt gewählt: Damit
> die Spannung am "+" Eingang von IC38 auf über 3,3V steigen kann, muß die
> Ausgangsspannung von IC37 über 5V betragen!

Was wäre eine geschicktere Beschaltung?

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Das ist ein "mixed signal oscilloscope" mit dem ich hier messe.

Dann verwende die analogen Eingänge!

Kai Klaas

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Ja kann schon sein. Wie kann ich das feststellen?

Erst mal richtig messen. Siehe oben.

>Was wäre eine geschicktere Beschaltung?

Kommt darauf an, was du genau machen willst.

Kai Klaas

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  pb (Gast)

>> Kann es sein, daß du den Transimpedanzverstärker völlig übersteuerst?

>Ja kann schon sein. Wie kann ich das feststellen?

R5 vergrößern und Ausgangssignal von IC37 beobachten.

Und wie der Kai schon sagte, MIT EINEM ANALOGEN KANAL MESSEN!

MFG
Falk

Autor: Michael Förtsch (the_new_number_2)
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pb schrieb:
> Die LED wird über MOSFETs angesteuert. Für die Messungen habe ich einen
> Abstand von ca einem cm eingestellt. Verpolt ist die Photodiode auch

Gut, das ist es. Deine LED strahlt eine Nennleistung von 40mW ab und du 
wirst bei einem Abstand von 1cm sicher einen größeren Fotostrom als 5µA 
haben.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  pb (Gast)

>Die LED wird über MOSFETs angesteuert.

Wie sieht die Gesamtschaltung aus? Ich ahne schreckliches . . .

MFG
Falk

Autor: pb (Gast)
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Die Schaltung für die LED sieht aus wie im Bild. Über Pin 4 vom 7105 
schalte ich die LED an oder aus (invertiert) über pin 2 wird der Strom 
eingestellt. Die Schaltung funktioniert so, deswegen habe ich das 
Problem in der Verstärkerschaltung vermutet.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  pb (Gast)

>eingestellt. Die Schaltung funktioniert so,

Glaub ich so ohne weiteres nicht. Schalte die LED ganz normal per 
Vorwiderstand an einen CMOS-Ausgang, dann reden wir weiter.

MFg
Falk

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Die Schaltung für die LED sieht aus wie im Bild. Über Pin 4 vom 7105
>schalte ich die LED an oder aus (invertiert) über pin 2 wird der Strom
>eingestellt.

Wo hast du die Schaltung her, wenn ich fragen darf?

Kai Klaas

Autor: pb (Gast)
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Selbst gezeichnet, wieso?

Autor: Kai Klaas (Gast)
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>Selbst gezeichnet, wieso?

Naja, weil sie ungewöhnlich ist:

Der Drain-to-Source-On-Widerstand eines MOSFETs wird bei Erhöhen der 
Gate-Source Spannung ziemlich schlagartig niederohmig, hier sogar sehr 
niederohmig, so niedrerohmig, daß der 0,68R Widerstand (R1) die LED kaum 
vor Zerstörung bewahren kann. Um den Strom auf maximal 70mA zu 
beschränken, das, was die SHF4341 dauernd aushält, solltest du R1 auf 
mindestens 68R erhöhen.

Außerdem: Achtung, diese IR-LED kann für das menschliche Auge gefährlich 
werden! Schon von daher solltest du den LED-Strom auf vernünftige Werte 
begrenzen.

Kai Klaas

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