Transimpedanzverstärker

[Lars B. (Gast)]

Hallo,

ich habe mir eine Transimpedanzverstärkerschaltung aufgebaut um einen 
Photostrom zu messen. Die Anode liegt dabei auf Masse und die Kathode 
auf dem invertierenden Eingang. Der Opamp LMC 6484 wird dabei mit 
unsymetrischer Versorgungsspannung (0V bzw. 5V) gespeist.
Ich dachte bisher eigentlich, dass ich das Funktionsprinzip verstanden 
habe, nun bin ich aber stutzig, weil die Schaltung ja invertiert,ich 
Ausgang aber nur positive Spannungen messe.
Sollte ich nicht negative Spannungen messen?

gruß Lars

[Daniel V. (danvet)]

Zeigt mal dein Schaltbild.
Ein OP, der unsymmetrisch mit 5V versorgt wird, wird keine negative 
Spannung ausgeben(können), wo soll er die her nehmen? Da solltest du 
+-5V verwenden.

[Lars B. (Gast)]

Hab mein Schaltbild grad nicht zur Hand. Im Prinzip gibts da auch keine 
Überraschung. Eben so aufgebaut, wie oben erläutert.

Ok, macht Sinn. Was macht dann der Transimpedanzverstärker in dem 
Aufbau?
Ist das praktisch ein TIV der so verstärkt wie er soll, nur nicht 
invertiert?

[Daniel V. (danvet)]

Lars B. schrieb:
> Hab mein Schaltbild grad nicht zur Hand. Im Prinzip gibts da auch keine
> Überraschung. Eben so aufgebaut, wie oben erläutert.
>
> Ok, macht Sinn. Was macht dann der Transimpedanzverstärker in dem
> Aufbau?
> Ist das praktisch ein TIV der so verstärkt wie er soll, nur nicht
> invertiert?

Nun ja, immerhin fehlen in deiner Beschreibung der 
Transimpedanzwiderstand und die Angabe, wie der nichtinvertierende 
Eingang des OPs angeschlossen ist.
Im Anhang eine Beispielschaltung mit Photodiode. Hier wird allerdings 
mit +-5V gearbeitet.

[Lars B. (Gast)]

Ok, stimmt. Der nichtinvertierende Eingang ist lediglich auf Masse 
gelegt. Der Transimpedanzwiderstand ist 25kOhm. Parallel dazu ist noch 
ein 1 nF Kondesator. Die Ausgangsspannung wird mit einer zweiten 
Verstärkerstufe weiter verstärkt, aber das spielt hierbei ja keine 
Rolle.

[helmuts (Gast)]

Der Photostrom fließt so wie im Bild eingezeichnet.

Ua = Iph*R

Und lass bitte die 50pF weg.
Der OPA657 ist eigentlich weniger geeignet als Transimpedanzverstärker, 
da er nicht x1 stabil ist.

[Daniel V. (danvet)]

helmuts schrieb:
> Der Photostrom fließt so wie im Bild eingezeichnet.
>
> Ua = Iph*R
>
> Und lass bitte die 50pF weg.
> Der OPA657 ist eigentlich weniger geeignet als Transimpedanzverstärker,
> da er nicht x1 stabil ist.

Die Schaltung iss ja nich von mir, isss aus dem Datenblatt... (was es 
auch nicht besser macht :-)

[Ina (Gast)]

>> Und lass bitte die 50pF weg.
>> Der OPA657 ist eigentlich weniger geeignet als Transimpedanzverstärker,
>> da er nicht x1 stabil ist.
>
>Die Schaltung iss ja nich von mir, isss aus dem Datenblatt... (was es
>auch nicht besser macht :-)

Ganz locker, da ist alles in Ordnung. Die 50pF sind die 
Detektorkapazität, die die Fotodiode unabsichtlich mitbringt! Deswegen 
heißt das Teil ja auch "Cd". Da darf natürlich kein zusätzlicher 50pF 
Cap hingelötet werden!!

Cf ist hier von ganz besonderer Bedeutung, weil Cf genau so gewählt ist, 
daß die Schaltung mit einer Detektorkapazität von 50pF stabil arbeitet.

Achtung: In einem Transimpedanzverstärker können auch OPamps zum Einsatz 
kommen, die nicht V=1 stabil sind! Sonnst wäre dieser OPamp im 
Datenblatt ja auch nicht ausdrücklich für die Verwendung als 
Transimpedanzverstärker empfohlen worden. Aber die Kompensation der 
Detektorkapazität durch eine passende "Phase Lead" Kapazität muß eben 
ganz genau stimmen!

[Michael (Gast)]

Hallo,

Wie berechnet sich die benötigte Kapazität in der Rückkopplung
in Abhängikeit von Cd ?

LG Michael

[Falk B. (falk)]

http://www.mikrocontroller.net/articles/Lichtsensor_/_Helligkeitssensor#Konstantstromquelle_mit_Transimpedanzverst.C3.A4rker

[Kai K. (klaas)]

>Wie berechnet sich die benötigte Kapazität in der Rückkopplung
>in Abhängikeit von Cd ?

Bitte keinen alten Thread kapern.

Die Zusammenhänge sind etwas kompliziert, weil du mit diesem Cap nicht 
nur die Bandbreite des TIA begrenzt, sondern auch die "phase margin" 
aufpolierst. Dabei gehen dann auch Eigenschaften des OPamp, wie die 
"open loop output impedance" in die Betrachtung ein.

Zeig mal deine Schaltung.

[nicht "Gast" (Gast)]

Unter der Annahme eines endlichen GBWP aber vernachlässigbar hoher 
Leerlaufverstärkung sollte CF zwischen

SQRT(CD/(RF*Pi*GBWP)) und SQRT(CD/(2.83*RF*Pi*GBWP)) liegen.

Quelle: H. Zimmermann, "Silicon Optoelectronic Integrated Circuits", 
Springer 2004, p. 118.

Bei obiger Schaltung ergäbe das bspw. CF=[0,13...0,20]pF.

[Kai K. (klaas)]

>Unter der Annahme eines endlichen GBWP aber vernachlässigbar hoher
>Leerlaufverstärkung sollte CF zwischen

Ja, aber das Problem sind große Detektorkapazitäten und große 
Ausgangswiderstände des OPamps. Da geht die "phase margin" unweigerlich 
in die Knie und der Verstärker wird instabil. Wir müssen also erst mal 
die Schaltung sehen...