kennt jemand einen "guten" schnellen current-mode OpAmp für IR-Datenübertragung

[Willi S. aus M. (Gast)]

Servus zusammen,

folgendes Problem: Ich möchte Daten über IR (unmoduliertes rohes 
Daten-signal) über eine kurze Distanz (wenige cm) eindirektional 
übertragen. Da ich zwischen Peripherie und Übertragung einen 
Mikrocontroller sparen möchte, kann ich allerdings keine Prüfsumme 
übermitteln. Zudem ist bei der angepeilten Datenrate von 2MBaud kein Bit 
mehr frei für Prüfsummen.
Das Problem ist nun aber, dass mein OpAmp (sihe Schaltung im Anhang) 
etwas zu langsam ist. Der Einschwingvorgang findet sich im 
Ausgangssignal zu deutlich wieder und es gehen Daten eindeutig verloren. 
Nun habe ich gelesen, dass es Current-Mode-OpAmps gibt die schneller 
sind, dafür aber geringere Eingangswiderstände und höhere Eingangsstöme 
haben. Selbiges würde aber in meinem Anwendungsfall vermutlich ideal 
passen...

Nun suche ich einen solchen Current-Mode-OpAmp und finde nichts.
Kann mir da vielleicht jemand einen Hinweis geben was geeignet wäre, 
oder wonach ich vielleicht suchen sollte?

Herzlichen Dank
Willi

[Falk B. (falk)]

@ Willi S. aus M. (Gast)

>übermitteln. Zudem ist bei der angepeilten Datenrate von 2MBaud kein Bit
>mehr frei für Prüfsummen.

Ob das am Ende so gut ist?

>Das Problem ist nun aber, dass mein OpAmp (sihe Schaltung im Anhang)
>etwas zu langsam ist. Der Einschwingvorgang findet sich im
>Ausgangssignal zu deutlich wieder und es gehen Daten eindeutig verloren.

Der LMH6639 hat schon 190 MHz, damit sollte man locker 2 Mbit/s 
hinkriegen. Ach ja, du hast scheinbar schon einen etwas ungewöhnlichen 
TIA gebaut, aber es fehlt die Kompensation!

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

>Nun habe ich gelesen, dass es Current-Mode-OpAmps gibt die schneller
>sind, dafür aber geringere Eingangswiderstände und höhere Eingangsstöme
>haben. Selbiges würde aber in meinem Anwendungsfall vermutlich ideal
>passen...

Nö, du willst dir bei eher gemächlichen 2 Mbit/s keine HF-Monster in die 
Schaltung holen, wenn es ein normaler OPV auch tut. Dein OPV reicht hier 
locker.

[Falk B. (falk)]

Hmm, dennoch ist der OPV nicht wirklich optimal gewählt. Wer brauch 
110mA Ausgangsstrom? Dafür hat man bis zu 3,5uA Biasstrom am Eingang. 
Auch nicht schön.

Um zum eigentlichen Problem zurückzukehren. Wenn es nur ein paar cm 
sind, welche überbrückt werden müssen, stellt sich die Frage, ob es 
zwingen durch Luft gehen muss oder ob man auf Plastik-LWLs setzen kann? 
Denn mit denen und den passenden Sendern ala SFH250/SFH557 kann man SEHR 
einfach 2 MBit/s übertragen.

[Falk B. (falk)]

Hmm, noch was komisches. Deine Schaltung kann SO eigentlich GAR nicht 
funktionieren, denn deine virtuelle Masse liegt auf 2K/102K*5V=98mV. 
Deine Photodiode erzeugt Photostrom in Sperrichtung, damit wird aber der 
OPV Ausgang negativ aufgesteuert. Das kann er aber gar nicht, weil er 
nur unipolar versorgt wird. Alles merkwürdig.

[Willi S. aus M. (Gast)]

Vielen Dank erst einmal für deine Antworten.

Falk Brunner schrieb:
> Der LMH6639 hat schon 190 MHz, damit sollte man locker 2 Mbit/s
> hinkriegen.
Das dachte ich auch...

> Ach ja, du hast scheinbar schon einen etwas ungewöhnlichen
> TIA gebaut, aber es fehlt die Kompensation!

Naja, ich will mit einfachen 5V auskommen und ich möchte die Diode so 
gut es geht "vorspannen" damit deren Kapazität möglichst gering wird. 
Daher die etwas eigenwillige TIA-Schaltung.

... dennoch sehe ich eindeutig eine Ladekurve im Ausgangsingnal mit 
einer Zeitkonstante von etwa 175-200ns. Leider habe ich kein so schönes 
Modernes DSO wo man Screenshots machen könnte, sonst würde ich das mal 
Posten.
An der Diode lässt sich allerdings das schwingen schön erkennen, da hier 
die Spannung sehr steil steigt/fällt (je nach Schaltflanke), dann 
gipfelt und mit leichtem Überschwingen wieder auf 0 (AC-Messung) zurück 
geregelt wird. Am Ausgang ist dabei eine normale Ladekurve wie aus einem 
RC-Glied zu erkennen, die bei 2MBaud zu einem Sägezahn wird.
Eine Kompensation in Form eines 10pF-Kondenstors parallel zum 
47k-Feedback-Widerstand hatte ich bereits ausprobiert, der hat aber nur 
die Ladekurve am Ausgang verlängert und die Spannung an der Diode 
natürlich konstanter gehalten. Das war aber nicht mein Ziel, daher ist 
die Kompensation wieder weg.

Nun habe ich die Möglichkeit (so sehe ich das zumindest), einen 
schnelleren OpAmp zu finden, oder aber eine Flanken-Erkennung mit 
kleiner Hysterese hinterher zu schalten und die Daten aus dem Sägezahn 
zu rekonstruieren.
Siehst du das anders?

> Hmm, dennoch ist der OPV nicht wirklich optimal gewählt. Wer brauch
> 110mA Ausgangsstrom? Dafür hat man bis zu 3,5uA Biasstrom am Eingang.
> Auch nicht schön.

Naja zum einen verwende ich den in meinem Testaufbau auch für die 
Sendediode, zum anderen war das der (in meinen Augen) beste OpAmp den 
ich gefunden hatte in Sachen SleveRate, Settling-Time Eingangskapazität, 
Eingangs-Widerstand, usw. der unter 3€ das Stück kostet
Aber letztlich besitze ich ja auch nur begrenztes wissen und muss 
lernen.


Oder erkennt irgendjemand einen anderen Fehler?

[Willi S. aus M. (Gast)]

Den Beitrag hab ich ganz übersehen...
Falk Brunner schrieb:
> Hmm, noch was komisches. Deine Schaltung kann SO eigentlich GAR nicht
> funktionieren, denn deine virtuelle Masse liegt auf 2K/102K*5V=98mV.
> Deine Photodiode erzeugt Photostrom in Sperrichtung, damit wird aber der
> OPV Ausgang negativ aufgesteuert. Das kann er aber gar nicht, weil er
> nur unipolar versorgt wird. Alles merkwürdig.

Du übersiehst aber dabei, dass die Diode in Sperrichtung zwischen 5V und 
~100mV geschaltet ist. Und der OPV kann an den Eingängen bist 0,4V 
unter die Rail, also bis an -0.4V ran. (Temperatur etc. mal nicht 
beachtet)
Auch wenn die Spannung am negativen Eingang über 0V bleibt (gemessen) 
ginge da auch mehr. Also gar nicht so komisch.


Zur Erklärung der Schaltung
Die Annode der Photodiode wird durch den Widerstand R1 so gegen Masse 
gezogen, dass über ihn (bei jeder Beleuchtungsstärke) eine Spannung 
<98mV abfällt. Der OPV sorg mit R2 für den "rest"-Strom, der nötig ist 
um über R1 98mV abfallen zu lassen.
Hokus-Pokus: Am ausgang erscheint eine Spannung, deren Verlauf eine 
Funktion der Beleuchtungsstärke ist.
=> U_out = f( E_Licht )

[Purzel H. (hacky)]

Folgendes.

Weshalb muss das ein Currentmode OpAmp hin ? Weshalb uberhaupt ein 
OpAmp? Die effektive Lichtstaerke ist uninteressant. Ein paar 
Transistorstufen, die letzten in der Saettigung sollten genuegen.

2MBit sind nicht viel. Lieber ein vernuenftiges Protokol und etwas 
Redundanz als totalausfall. Mann kann die Baudrate auch etwas erhoehen, 
wenn es denn sein muss. Muss es denn sein ? Was soll das Ganze?

[Falk B. (falk)]

@ Willi S. aus M. (Gast)

>Naja, ich will mit einfachen 5V auskommen

Klar. Aber wenn schon virtuelle Masse, warum nicht richtig herum? Stz 
die auf VCC/2, dann hast du immerhn 2,5V Sperrspannung. Je nach Typ 
halbiert das die Sperrschichtkapazität meist.

> und ich möchte die Diode so
>gut es geht "vorspannen" damit deren Kapazität möglichst gering wird.
>Daher die etwas eigenwillige TIA-Schaltung.

Der ich nicht wirklich traue.

>... dennoch sehe ich eindeutig eine Ladekurve im Ausgangsingnal mit
>einer Zeitkonstante von etwa 175-200ns. Leider habe ich kein so schönes
>Modernes DSO wo man Screenshots machen könnte, sonst würde ich das mal
>Posten.

Es gibt Digitalkameras und Handys mit Kamerafunktion. Bitte die 
Bildformate beachten.

>An der Diode lässt sich allerdings das schwingen schön erkennen, da hier
>die Spannung sehr steil steigt/fällt (je nach Schaltflanke), dann
>gipfelt und mit leichtem Überschwingen wieder auf 0 (AC-Messung) zurück
>geregelt wird. Am Ausgang ist dabei eine normale Ladekurve wie aus einem
>RC-Glied zu erkennen, die bei 2MBaud zu einem Sägezahn wird.

Keine Lautmalerei, poste Bilder.

>natürlich konstanter gehalten. Das war aber nicht mein Ziel, daher ist
>die Kompensation wieder weg.

Gerade bei einem 190 MHz Monster von OPV braucht man die aber.
Wieviel Photostrom hast du denn? Vielleicht ist dein Sender zu langsam?

>Nun habe ich die Möglichkeit (so sehe ich das zumindest), einen
>schnelleren OpAmp zu finden, oder aber eine Flanken-Erkennung mit
>kleiner Hysterese hinterher zu schalten und die Daten aus dem Sägezahn
>zu rekonstruieren.
>Siehst du das anders?

Ja, bring erstmal die Schaltung in Ordnung. 2 Mbit/s mit 190 MHz OPV 
sind ohne großen Aufwand möglich!

>> Hmm, dennoch ist der OPV nicht wirklich optimal gewählt. Wer brauch
>> 110mA Ausgangsstrom? Dafür hat man bis zu 3,5uA Biasstrom am Eingang.
>> Auch nicht schön.

>Naja zum einen verwende ich den in meinem Testaufbau auch für die
>Sendediode,

Für einen digitalen Sender braucht man keinen High Speed OPV, da macht 
man mit Gattern. Ich vermute hier schon ein Problem.

>zum anderen war das der (in meinen Augen) beste OpAmp den
>ich gefunden hatte in Sachen SleveRate, Settling-Time Eingangskapazität,
>Eingangs-Widerstand, usw. der unter 3€ das Stück kostet

Sehe ich nicht so. 3,5uA Eingangsstrom sind VIEL! Wie groß ist den 
Photostrom?

[Falk B. (falk)]

@ Willi S. aus M. (Gast)

>> OPV Ausgang negativ aufgesteuert. Das kann er aber gar nicht, weil er
>> nur unipolar versorgt wird. Alles merkwürdig.

>Du übersiehst aber dabei, dass die Diode in Sperrichtung zwischen 5V und
>~100mV geschaltet ist.

Das seh ich schon.

> Und der OPV kann an den Eingängen bist 0,4V
>unter die Rail, also bis an -0.4V ran. (Temperatur etc. mal nicht
>beachtet)
>Auch wenn die Spannung am negativen Eingang über 0V bleibt (gemessen)
>ginge da auch mehr. Also gar nicht so komisch.

???


>Zur Erklärung der Schaltung
>Die Annode der Photodiode wird durch den Widerstand R1 so gegen Masse
>gezogen, dass über ihn (bei jeder Beleuchtungsstärke) eine Spannung
><98mV abfällt. Der OPV sorg mit R2 für den "rest"-Strom, der nötig ist
>um über R1 98mV abfallen zu lassen.
>Hokus-Pokus: Am ausgang erscheint eine Spannung, deren Verlauf eine
>Funktion der Beleuchtungsstärke ist.
>=> U_out = f( E_Licht )

Tja, und damit hat man keinen TIA mehr. Der Witz an dem ist nämlich, 
dass er DEUTLICH mehr Bandbreite im Zusammenhang mit der Photodiode 
entwickelt als eine Photodiode mit einfachem Arbeitswiderstand!

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

Ich fürche eher, die Schaltung arbeitet sehr undefiniert als 
"Spannungsfolger" und die Signale die der OP misst sind eher Artefakte, 
so wie Schaltungen manchmal komisch "funktionieren", wenn keine 
Stromversorgung anliegt.

@OP.

Versuch es doch einfach mal "richtig", der Test ist einfach und schnell 
gemacht.

R3=R4=100K
R1 raus, dafür die Photodiode rein
Mit R2=47k hat man bei 21uA 1V Aussteuerung. Die virtuelle Masse liegt 
dann bei 2,5V. Was für eine Photodiode hast du?

Wahrscheinlich klingelt es ohne Kompensation von R2 ordentlich, da muss 
man dann experimentieren.

Ach ja, den Shut Down Eingang hast du hoffentlich auf +5V gelegt?

[Falk B. (falk)]

Hmmm, OK, ich glaub ich verstehe jetzt. Über R1 fallen 100mV ab, macht ~ 
66uA Strom. Davon kann auch der BIAS-Strom des OPVs geliefert werden. 
Aber das heißt auch, dass im Ruhezustand 47k*66uA = 3,1V am Ausgang des 
OPV anliegen. Hmmm. Könnte funktionieren. Erklärt aber nicht die 
niedrige Bandbreite. Teste mal mit 1kHz und schau dir die Flanken an. Da 
ist irgendwas faul. Wie ist das augebaut? Breadboard?

[Willi S. aus M. (Gast)]

Nochmals Danke für deine ausführlichen und vor allem kompetenten und 
bemühten Antworten!
Kleine Fotosession:
Channel 2 (blau) ist immer das Eingangssignal.
Channel 1 ist das was gemessen wird und immer mit AC-Kopplung.

tran_va.png: Der Schaltungsaufbau des Senders. Signalquelle ist direkt 
der Ausgang eines ATmega88PA. Der OPA830 ist aktuell auch einer, kein 
LMH6639, geplant ist einfach am Ende 2 Gleiche zu verwenden. Der OPA830 
hat aber überhaupt kein brauchbares Ausgangssignal am Empfänger 
geliefert und wurde daher dort getauscht. Hier leister er aktuell aber 
offenbar gute Arbeit.

Schaltungsaufbau_s.jpg: So sieht das aus. Kleinen Teils Breadboard, 
größten  Teils SMD auf handgeschnitzter Platine...

Photodiode ohne alles_s.jpg: Die Photodiode ohne jegliche anderweitige 
Verbindung ans Oszi angeschlossen und vor den Sender gehalten, der mit 
voller Power sendet.

5V Sperrspannung 2k55 Vorwiderstand_s.jpg: Die Photodiode wurde über 
einen 2k55-Widerstand in Sperrichtung zwischen GND und 5V geschaltet.

Diodenspannung_in_der_Schaltung_s.jpg: Spannung über die Photodiode in 
der Schaltung. Sollte ja Ideal-theoretisch 0V sein wegen AC-Messung.

Diodenspannung_in_der_Schaltung_2_s: gleiches bei anderer Frequenz...

Ausgansspannung_s.jpg: Ausgangssignal der Schaltung wieder bei ~100kHz.
Das Signal bei 2MHz lässt sich da ja erahnen.

Herzlichen Dank für alle Hilfen!

[Willi S. aus M. (Gast)]

Oh ja und dann war ja da noch die Frage aller Fragen. Die Photodiode, 
das ist eine SFH203FA.

Hier möchte ich allerdings früher oder später wenns geht auch auf eine 
SMD-Variante umsteigen, aber bis zur nächsten Bestellung muss erst 
einmal das hier besser funktionieren...

[Der (Gast)]

Du hast doch ein DSO?

[Willi S. aus M. (Gast)]

Der schrieb:
> Du hast doch ein DSO?

DSO ja, aber mit screenshot-funktion nein.

[Falk B. (falk)]

@Willi S. aus M. (Gast)1

>tran_va.png: Der Schaltungsaufbau des Senders. Signalquelle ist direkt
>der Ausgang eines ATmega88PA.

Recht akademisch. Der Wert von R1 fehlt. Für einfache, binäre Modulation 
reicht ein Gatter + Vorwiderstand als LED-Treiber.

>Schaltungsaufbau_s.jpg: So sieht das aus. Kleinen Teils Breadboard,
>größten  Teils SMD auf handgeschnitzter Platine...

Naja, nicht berauschend. Auf den Miniprints sehe ich nur Widerstände, 
dann dünne Leitungen von vielleicht 20mm und dann Tantalelkos als 
Enkoppelkondensatoren. So wird das nix mit einem 190 MHz OPV. Das sind 
mindesten zwei Fehler auf einen Haufen.

1.) Entkoppelkondestoren müssen aus Keramik sein, Z5U oder X7R.
2.) Je breitbandiger der IC, umso näher dran. Die Drähte sind hier ein 
No-Go! 5mm oder weniger, auf die kleine Platine!


>Photodiode ohne alles_s.jpg: Die Photodiode ohne jegliche anderweitige
>Verbindung ans Oszi angeschlossen und vor den Sender gehalten, der mit
>voller Power sendet.

Naja, normaler Photozellenbetrieb, langsame fallende Flanke. Klar.

>5V Sperrspannung 2k55 Vorwiderstand_s.jpg: Die Photodiode wurde über
>einen 2k55-Widerstand in Sperrichtung zwischen GND und 5V geschaltet.

Ist das die Spannung über der Photodiode oder dem Arbeitswiderstand? 
Hier hätte man mal die Anstiegszeit anschauen sollen, denn die ist ja 
eher klein. Ob es für 2 Mbit/s reicht sieht man bei der Zeitauflösung 
nicht.

>Diodenspannung_in_der_Schaltung_s.jpg: Spannung über die Photodiode in
>der Schaltung. Sollte ja Ideal-theoretisch 0V sein wegen AC-Messung.

???

>Diodenspannung_in_der_Schaltung_2_s: gleiches bei anderer Frequenz...

???
Wir sehen ein Hochpassverhalten. Irgendwas stimmt da nicht. Der Hochpass 
ist zu hoch ;-)

>Ausgansspannung_s.jpg: Ausgangssignal der Schaltung wieder bei ~100kHz.
>Das Signal bei 2MHz lässt sich da ja erahnen.

Deutlich zu langsam. Ahhh, Moment. Vielleicht ist es ja aber auch dein 
Tastkopf? Ist der SAUBER kompensiert?

http://www.mikrocontroller.net/articles/Oszilloskop#Tastk.C3.B6pfe_richtig_benutzen

Also das mit der Sperrspannung und einfachem Widerstand geht in die 
richtige Richtung. Allerdings muss man dann schon mal die Zeitauflösung 
hochdrehen. Miss mal mit 1K und 100Ohm die Spannung über dem Widerstand. 
Ich hoffe du misst mit 10:1 Tastkopf.

Deine Photodiode ist allemal schnell genug. Bleibt die Frage nach deinem 
Sender. Dem trau ich nicht so ganz. Schmeiss mal den OPV raus und klemm 
die IR-LED über einen Vorwiderstand direkt an den AVR. Der bringt wenn 
es sein muss auch mal 40mA an einem Pin. Wenn dir das zu brutal ist, 
nimm ein 74HC04, schalte alle Gatter parallel und fertig ist dein 
Treiber für Arme, dem kann man schon mal 100mA zumuten. Dann bekommt man 
mit hoher Wahrscheinlichkeit ein sauberes 1 MHz Signal (= 2 Mbit/s).

[Abdul K. (ehydra)]

Vielleicht hast du ne LED für Fernsteuerungen benutzt? Die senden auf 
950nm und sind traditionell ziemlich lahm. Deutlich schneller sind die 
für 870nm Datenübertragung. So eine TSHF54xx hat 30ns.

Als Sender eignet sich sicherlich auch einfach ein RS485-Chip. 
Vielleicht sogar als Empfänger.

[Willi S. aus M. (Gast)]

Wieder bleibt mir zunächst nur eine Danksagung an euch, speziell dich 
Falk Brunner, die ihr mir weiterhin hilfreich zur Seite steht. DANKE.

Heute war jedenfalls kein erfolgreicher Tag. Irgend ein Gerät in der 
Nähe macht mir Messungen tagsüber offenbar unmöglich. Aber selbst die 
Sicherungen rauszudrehen und ein langes Kabel für die Stromversorgung 
von ausschließlich Schaltung und Oszi zu nutzen hilft nix... Naja, das 
ist ein anderes Problem.

Zum Thema:

>>5V Sperrspannung 2k55 Vorwiderstand_s.jpg: Die Photodiode wurde über
>>einen 2k55-Widerstand in Sperrichtung zwischen GND und 5V geschaltet.
>
> Ist das die Spannung über der Photodiode oder dem Arbeitswiderstand?
das ist die AC-Sperrspannung über die Photodiode.

> Hier hätte man mal die Anstiegszeit anschauen sollen, denn die ist ja
> eher klein. Ob es für 2 Mbit/s reicht sieht man bei der Zeitauflösung
> nicht.

da ist eine Messung untergegangen. Wird hiermit nachgereicht:
- 5V_Sperrspannung_2k55_Vorwiderstand_2_s.jpg: AC-Messung der 
Sperrspannung der Photodiode.

Da du dem Sender ja schon nicht vertraust 2 Messungen dazu:
- Sendediodenspannung_s.jpg: Flussspannung der Sendediode
- Sendediodenstrom_ueber_10R_s.jpg: Strom durch die Sendediode gemessen 
über einen 10R Widerstdand
Ja die Stützkondensatoren (für Sender und Empfänger auf dem Steckbrett 
je 100nF Folie + 10µF Tantal) sind "nicht ganz optimal"... Aber soo 
schlecht sieht das jetzt zumindest Senderseitig für meine Begriffe nicht 
aus.
Die Diode ist übrigens die im Schaltplan eingetragene VSMB2943RGX01 und 
die hat ebenfalls je 15ns Rise- und Fall-time. Also Schnell genug sollte 
sie sein.

Wieder zur Empfängerseite:
> Also das mit der Sperrspannung und einfachem Widerstand geht in die
> richtige Richtung. Allerdings muss man dann schon mal die Zeitauflösung
> hochdrehen. Miss mal mit 1K und 100Ohm die Spannung über dem Widerstand.
> Ich hoffe du misst mit 10:1 Tastkopf.
- AC-Spannung__2k55at5V__der_Empfaengerdiode_s.jpg: Sperrspannung der 
Photodiode, die in Reihe mit einem 2k55 Widerstand an 5V angeschlossen 
ist.
- AC-Strom__2k55at5V__der_Empfaengerdiode_s.jpg: Spannung die über den 
2k55 Widerdstand abfällt.

Selbiges mit einem 100R-Widerstand liefert keine messbaren Ergebnisse.

Im Moment bin ich etwas Ratlos.
Morgen teste ich Tatsächlich noch einmal einen Stützkondensator direkt 
auf der Platine, auch wenn ich mir davon nicht viel erhoffe.

Ich frage mich allerdings warum der OpAmp so träge reagiert?! 190MHz 
sind ja schon fast overkill (so war's auch gedacht) und an die 172 V/µs 
SleveRate kommt meine Messung um Welten nicht ran. Ich messe da eher so 
um die 20 V/µs...

[Abdul K. (ehydra)]

Nimm ne Batterie und du bist alle Fremdstörer los.

[Willi S. aus M. (Gast)]

Heute klappt das Messen auch tagsüber offenbar...

Nun schöne Sache nur die Ergebnisse sind immer noch nicht der Traum.
Was sich geändert hat:
Ich hab die Kleinen Platinen jetzt mit 100nF Keramik-Kondensatoren 
(0805-Format) abgestützt. Der Kerko ist dabei auf einer Seite direkt an 
den OpAmp-Pin stehend angelötet und mit einem 5mm Fädeldraht direkt zum 
anderen OpAmp-Pin verbunden. Also kürzer geht's nimmer. Zudem sind die 
Fädeldrähte zwischen Platine und IC-Sockel jetzt auf Minimallänge 
gekürzt. (siehe Schaltungsaufbau_v2_s.jpg)

Naja, nur an den Ergebnissen hat das nichts wirklich positives gebracht.
- Ausgangsspannung_mit_100nF_slow_s.jpg: Blau wieder das Eingangssignal 
der Sendediode, Gelb das Ausgangssignal der mit 100nF abgestützten 
TIA-Schaltung bei ca 100kHz
- Ausgangsspannung_mit_100nF_fast_s.jpg: Selbiges bei etwa 1,2MHz

Allerdings konnte ich nun feststellen, dass der OpAmp an sich schneller 
könnte, er will nur offenbar nicht. Denn wenn ich die Sendediode mit 
mehr Power befeuere, dann kommt logischerweise irgendwo der Punkt, an 
dem der OpAmp-Ausgang in die negative Sättigung gerät. Das Ergebnis 
sieht man in Saettigungseffekte_s.jpg. Der Ausgang des OpAmp steuert 
ziemlich flott nach oben. Das legt mir die Vermutung nahe, dass die zu 
erkennende Ladekurve tatsächlich die Kapazität der Fotodiode ist und 
dass der OpAmp eine nicht vernachlässigbare Differenzspannung von 
einigen 10mV benötigt damit der Ausgang auch die volle Flankensteilheit 
aufweisen kann.

Ich kann da gerade allerdings wirklich keine andere Lösung erkennen als 
einen anderen OpAmp zu verwenden. Ärgerlich ist nur, dass, vorausgesetzt 
meine Theorie stimmt, ich nicht auf den Dreh komme, welche 
Datenblattangaben mich auf dieses Problem hinweisen hätten können. Und 
damit fällt mir die Wahl eines besser geeigneten OpAmp ziemlich schwer.

[Falk B. (falk)]

@ Willi S. aus M. (Gast)

>das ist die AC-Sperrspannung über die Photodiode.

Naja, in der einfache Anordung und als AC-Messung ist es egal, aber 
sinnvoll ist die Spannungsmessung über der Photodiode nicht.

>- 5V_Sperrspannung_2k55_Vorwiderstand_2_s.jpg: AC-Messung der
>Sperrspannung der Photodiode.

Naja, es gehtz in die richtige Richtung, grob geschätzt kommt man auf 
400ns Anstiegszeit.

http://www.mikrocontroller.net/articles/Lichtsensor_/_Helligkeitssensor#Konstantstromquelle_mit_Arbeitswiderstand

Mit 11pf und 2k5 kommt man auf ~5,8MHz Bandbreite, das sind ~ 60ns 
Anstiegszeit. Irgendwas passt da nicht. Misst du WIRKLICH mit einem 10:1 
Tastkopf? Ist im Oszi nicht zufällig eine Bandbreitenbegrenzung 
eingestellt?

>Da du dem Sender ja schon nicht vertraust 2 Messungen dazu:
>- Sendediodenspannung_s.jpg: Flussspannung der Sendediode

Dito, die Flußspannung ist nicht relevant.

>- Sendediodenstrom_ueber_10R_s.jpg: Strom durch die Sendediode gemessen
>über einen 10R Widerstdand

DAS ist relevant. Und sieht OK aus. Hier sieht man auch was von 100MHz 
und 10:1 Teiler im Screenshot, hoffentlich gilt das für alle Kanäle.

>Ja die Stützkondensatoren (für Sender und Empfänger auf dem Steckbrett
>je 100nF Folie + 10µF Tantal) sind "nicht ganz optimal"... Aber soo
>schlecht sieht das jetzt zumindest Senderseitig für meine Begriffe nicht
>aus.

ISt OK.

>Die Diode ist übrigens die im Schaltplan eingetragene VSMB2943RGX01 und
>die hat ebenfalls je 15ns Rise- und Fall-time. Also Schnell genug sollte
>sie sein.

Ja.

>- AC-Strom__2k55at5V__der_Empfaengerdiode_s.jpg: Spannung die über den
>2k55 Widerdstand abfällt.

Hmmm, 200ns Ansteigszeit, ist nicht wie erwartet 60ns aus der Berechnung 
oben, ist aber schon brauchbar.

>Ich frage mich allerdings warum der OpAmp so träge reagiert?! 190MHz
>sind ja schon fast overkill (so war's auch gedacht) und an die 172 V/µs
>SleveRate kommt meine Messung um Welten nicht ran. Ich messe da eher so
>um die 20 V/µs...

Hmm, also ich würde das Bild, Saettigungseffekte_s.jpg so deuten, das 
möglicherweise die Empfangsdiode durch den sehr geringen Abstand und die 
hohe Sendeleistung Übersteuerungseffekte zeigt. Erhöhe mal den abstand 
bzw. verringere die Sendeleistung um Faktor 10 und mehr. Den bei der 
steigenden Flanke auf Kanal 2 gibt es eine schnelle, fallende Flanke.

>Ich kann da gerade allerdings wirklich keine andere Lösung erkennen als
>einen anderen OpAmp zu verwenden.

Mal langsam. Zuerst solltest du mal den TIA umbauen, auf die klassische 
Anordnung.

Beitrag "Re: kennt jemand einen "guten" schnellen current-mode OpAmp für IR-Datenübertragung"

3=R4=100K
R1 raus, dafür die Photodiode rein
Mit R2=47k hat man bei 21uA 1V Aussteuerung. Die virtuelle Masse liegt
dann bei 2,5V.

[Falk B. (falk)]

Hast du mal die Widerstände durchgemessen? Vielleicht stimmt da was 
nicht? Kalte Lötstellen?

[Willi S. aus M. (Gast)]

Falk Brunner schrieb:
> DAS ist relevant. Und sieht OK aus. Hier sieht man auch was von 100MHz
> und 10:1 Teiler im Screenshot, hoffentlich gilt das für alle Kanäle.

Gilt für ALLE Messungen.

Falk Brunner schrieb:
> Hmm, also ich würde das Bild, Saettigungseffekte_s.jpg so deuten, das
> möglicherweise die Empfangsdiode durch den sehr geringen Abstand und die
> hohe Sendeleistung Übersteuerungseffekte zeigt. Erhöhe mal den abstand
> bzw. verringere die Sendeleistung um Faktor 10 und mehr. Den bei der
> steigenden Flanke auf Kanal 2 gibt es eine schnelle, fallende Flanke.

die Schnelle Fallende Flanke ist der "anfang" der negativen Umladekurve 
die halt nicht sauber weiter laden kann, sondern in der Sättigung endet. 
Und die Sättigung ist 100% die des OpAmp. Die gezeigte Messung ist DC 
und es wäre schon ein extremer Zufall wenn die Diode ausgerechnet dort 
Sättigt wo der OpAmp technisch einfach nicht weiter kann.
 Wenn ich den Abstand erhöhe oder die Sendeleistung veringere, dann bin 
ich ja wieder da, wo ich vorher schon die ganze Zeit rum messe... Was 
soll das bewirken, ausser dass ich eben nicht in die Sättigung komme?

Den anderen TIA werde ich heute Abend einfach mal ausprobieren. Ich 
kanns mir zwar überhaupt nicht erklären warum der besser funktionieren 
sollte, da  vom Prinzip her nichts anders ist, dabei aber mit halber 
Sperrspannung gearbeitet wird, was ja tendenziell nachteilig ist, aber 
wir werden sehen...

Danke soweit!