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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannungsgeregelter Widerstand


Autor: hal (Gast)
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Hallo,
ich würde gerne den Rückkopplungswiderstand in einem 
Transimpedanzverstärker durch einen spannungsabhängigen geregelten 
Widerstand ersetzen. Ich weiß, dass das th. mit einen FET möglich ist, 
allerdings hab ich damit null Erfahrung (Regelbereich, ...).
Die Steuerspannung liegt im bereich 0-5V und der Regelbreich des 
Widerstandes 0~250k Ohm. Es könnten evtl. auch andere Regelbreiche nötig 
sein (0~1M, ...).
Wie kann ich dafür den richtigen FET auswählen? oder
Gibt es eine Schaltung bei der ich den Regelbereich einstellen kann? 
oder
Gibt es das ganze Integriert?

danke!

Gruß
hal

Autor: MaWin (Gast)
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> Wie kann ich dafür den richtigen FET auswählen?

Gar nicht, es gibt keinen.

Praktisch baubare FETs sind zu unlinear.

Du kannst nur Festwiderstände umschalten, z.B. mit Analogschaltern.

Das ist der UNterschied zwischen Praxis der Elektronik
und theoretischen Wunschschvorstellen wie sie noch am
Ende eines theorielastigen Studiums vorherrschen.

Alternative sind manchmal VCAs/OTAs, die aber auch eher im Aussterben 
begriffen sind.

Autor: hal (Gast)
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linear muß das ganze nicht sein nur der Regelbereich muß passen

Autor: gk (Gast)
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Bekanntlich ist R = U/I. Das kann man mit einem Multiplizierer 
nachbilden.

Auf diese Weise habe ich mal einen spannungsgeteuerten Widerstand 
gebaut, der in einem analogen Regelsimulator den PT100 ersetzt hat.

Man kann auch die Widerstandkennline eines Fet in Grenzen linrarisieren.

Der angestrebte Regelbereich von 0..1 MOhm ist aber in der Tat sehr 
schwierig zu erreichen.

gk

Autor: gk (Gast)
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anbei noch eine passende AN.
gk

Autor: John Drake (Gast)
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hal schrieb:
> Hallo,
> ich würde gerne den Rückkopplungswiderstand in einem
> Transimpedanzverstärker durch einen spannungsabhängigen geregelten
> Widerstand ersetzen. Ich weiß, dass das th. mit einen FET möglich ist,
> Wie kann ich dafür den richtigen FET auswählen? oder

Klar geht das. So (oder etwas aufwändiger) kann man optische Empfänger 
mit einer AGC ausstatten. Für kleine Aussteuerungen bist du im linearen 
(ohmschen) Bereich des FETs. Den Widerstand erhältst du ganz einfach, 
indem du die Formel für Ids(Uds) nach Uds ableitest. Für Uds=0 ergibt 
sich: rds=1/(K*(Ugs-Uth)). Siehe WWW.
Source liegt natürlich am Eingangsknoten des TIA, da dessen Potential 
bekannt ist.

> Gibt es das ganze Integriert?

Es gibt programmierbare Widerstände. Wenn dein FET nicht Teil einer 
Regelschleife ist (AGC), so wären diese zu bevorzugen.

Hauptproblem: Wie sicherst du die Stabilität des TIA über den gesamten 
Einstellbereich (Schwingen bei kleinen Werten des 
Feedback-Widerstandes)?

Autor: hal (Gast)
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danke mal für die hilfe!
bei genaueren nachdenken ist das wohl doch nix mit dem fet bei einen 
transimpedanzverstärker. schon allein deswegen, dass die Id-kennline 
abhängig von der drain/source spannung abhängig ist!?
wie könnte denn das mit dem multiplizierer aussehen? der verstärker 
sollte doch dann die funktion Ua = I(Eingang)*R * U(Regelung) haben oder 
verstehe ich das falsch?

Autor: hal (Gast)
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'Ua = I(Eingang)*R * U(Regelung)' ist natürlich auch wieder blödsinn

Ua = I(Eingang)*R * f(U(Regelung))

Autor: MaWin (Gast)
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> Id-kennline abhängig von der drain/source spannung abhängig ist

Das wäre ja noch in Ordnung, das ist beim Widerstand nicht anders,
schlimmer ist, daß die R(ds)-Kennline nicht nur abhängig von Ugs sondern 
auch noch von Uds ist.....

Autor: Michael O. (mischu)
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Du schweigst dich bisher über die Geschwindigkeit der Steuerung des 
Widerstandes aus.
Falls es passt, kannst Du einen LDR nehmen und per Beleuchtungsstärke 
den Widerstandswert ändern.

Autor: hal (Gast)
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Geschwindigkeit! Gute frage!
Also die Verstärkung wird nicht während eines Vorgangs geregelt d.h. die 
Ausgangsspannung soll über einen µController gemessen werden und der 
Widerstand entsprechend größer oder kleiner getrimmt werden. Zumindest 
sollange bis sich die Ausgangsspannung in einene gewissen Bereich 
befindet.
Kurzum nehmen wir an pro 'Schaltvorgang' ca. ~1ms!?

Autor: Harald Wilhelms (Gast)
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> ich würde gerne den Rückkopplungswiderstand in einem
Transimpedanzverstärker durch einen spannungsabhängigen geregelten
Widerstand ersetzen.

Du meinst vermutlich einen steuerbaren Widerstand? Das einfachste
wäre da m.E. ein mit einer grünen LED beleuchteter Foto-Widerstand.
Allerdings sollte man vielleicht sein ganzes Konzept überdenken und
z.B. einen Multiplizierer einsetzen.
Gruss
Harald

Autor: Jägerschnitzel (Gast)
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>ich würde gerne den Rückkopplungswiderstand in einem
>Transimpedanzverstärker durch einen spannungsabhängigen geregelten
>Widerstand ersetzen.

Warum? Zur optimalen Rauschanpassung oder nur zum Verstärkung 
einstellen?

Autor: hal (Gast)
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sorry ... hat etwas gedauert ...

@Jägerschnitzel
Zur Verstärkungs bzw. Rauschanpassung. Von der Fotodiode werden Impulse 
gemessen. Das ankommende Licht hat dabei verschiedene Leistung. Während 
einer Messung ist das allerdings konstant. Die Ausgangsspannung des 
Transimpdeanzverstärkers soll konstant gehalten werden. Der 
Dynamikbereich liegt bei ca. 9dB also Faktor ~8.


Ich hab jetzt das ganze mit einem DA-Wandler, einer Spannungsgesteuerten 
Stromquelle, LED und LDR aufgebaut. Mit dem LDR den ich in meinen 
Schubladen gefunden hab erreiche ich nicht den ganzen Dynamikumfang, 
aber das ganze funktioniert in gewissen Grenzen. Was sich aber auch 
zeigt, dass es nach einen Wechsel der Steuerspannung ca. ~2.5 bis 5 
Sekunden braucht bis sich das ganze stabilisiert. Gibt es 
unterschiedlich schnelle LDRs?

Gruß
hal

Autor: hal (Gast)
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Kleiner Fehler der Dynamikumfang sollen ca. 13dB sein

Gruß
hal

Autor: gk (Gast)
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In der folgenden A-Note ist auf Seite 8 unten ein Beispiel für einen 
digital gesteuerten Widerstand abgebildet (im Text auf Seite 6):

http://www.analog.com/static/imported-files/applic...

Vielleicht ist das ja eine Alternative.

NWE  gk

Autor: Jusette (Gast)
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>Was sich aber auch zeigt, dass es nach einen Wechsel der Steuerspannung
>ca. ~2.5 bis 5 Sekunden braucht bis sich das ganze stabilisiert. Gibt es
>unterschiedlich schnelle LDRs?

Ja gibt es. Aber wenn es wirklich mehrere Sekunden dauert, zwingst du 
den LDR wahrscheinlich zu hochohmig zu werden. Also nochmals 
Arbeitspunkt und Regelbereich des LDR überprüfen!

Autor: Ralph Berres (rberres)
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In der Tektronix AA5001 Klirrfaktormessbrücke sind solche LED-LDR 
Konstrukte sowohl zur Pegelsteuerung als auch zur Frequenzeinstellung 
gleich mehrere vorhanden. Die Einstellzeit ist aber im Sekundenbereich 
anzusiedeln. 1msk werden die LDR nicht können.

Ralph Berres

Autor: Spess53 (Gast)
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Hi

> 1msk werden die LDR nicht können.

Nein. Gibt es übrigens auch fertig.

MfG Spess

Autor: Jusette (Gast)
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>Nein. Gibt es übrigens auch fertig.

Die Dinger heißen auch "Vactrol":

http://www.perkinelmer.com/CMSResources/Images/44-...

Die Abfallzeiten sind höchst unterschiedlich bei diesen Typen. Wenn eine 
kurze Abfallzeit wichtig ist, kann ein schneller Typ gewählt werden. 
Siehe Anhang.

Generell sollte man den Arbeitspunkt und den Regelbereich aber so 
einstellen, daß ein Vactrol von vorne herein gar nicht sehr hochohmig 
werden muß.

Autor: hal (Gast)
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Wow ... SUUPER ... ist ja genau was ich suche ...

Bisher setze ich eine 250k Poti in meiner Schaltung ein. Damit fang ich 
meinen vollen Regelbereich ein. Die Plots im Datenblatt des VTL5C1/2 
gehen leider nur bis 100k der Dunkelwiderstand ist allerdings mit 50MOhm 
bzw. 1MOhm angegeben. Schaut doch aus, alls ob das funken könnte!?

Jetzt nur noch die Frage. Wo bekomme ich die Dinger her? Der ersten 
Blick bei Conrad und Reichelt ist leider eine Fehlanzeige.

Autor: me (Gast)
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Autor: hal (Gast)
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ups auf Farnell hab ich ganz vergessen.

@Jusette
Hab ich ganz übersehen, dass das im Post zwei Datenblätter sind.

Ich werd mal nächste Woche bestellen und meine Erfahrung hier Posten.

Danke für all die Hilfe!

Gruß
Hal

Autor: hal (Gast)
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Also ich hab jetzt den VTL5C1 als 'Stromgeregelten Widerstand' benutzt 
und es funktioniert!
Der LDR ist dabei der Rückkoppelwiderstand im Transimpedanzverstärker. 
Die LED wird über eine Spannungsgesteuerte Stromquelle angesteuert und 
diese wiederrum von einen 8-Bit 2R-R DA-Wandler. Der Maximalstrom liegt 
bei ca. 550µA. Der benutzte Regelbereich dürfte zwischen 20k-300kOhm 
liegen. Die Geschwindigkeit der Widerstandsänderung ist schnell genug. 
Ich hab's jetzt nicht gemessen aber zur vorsicht warte ich immer 50ms 
nach jedem Umschalten. Da die Schaltzeit extrem vom Momentanwiderstand 
des LDR abhängt ist diese nicht konstant ... im niederohmigen Bereich 
sauschnell und im hochohmigen Bereich 'ar~~~langsam'.

Gruß
hal

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