Hallo, ich soll einen Strom, im Bereich zwischen 30nA und 10µA messen. Dieser kommt von einem sich änderndem Widerstand. Als OPV dient ein OPA637, mit einer Eingangskapazität von 8pF bzw 7 pF (differrential und Common) und einer GBW von 80Mhz. Der TIA soll bis 800kHz verstärken. Als R_Feedback ist ein 500kOhm Widerstand eingeplant. Ich habe nun Probleme bei der Berechnung der Feedbackkondensators. Normalerweise hängt der ja immer von der Kapazität der Photodiode ab. Hier gibt es eine solche Kapazität allerdings nicht. Berechne ich einen Feedbackkondensator wie einen Kondensator bei einem Tiefpassfilter, komme ich auf etwa 0.25pF. Dieser ist aber viel kleiner als die Eingangskapazität des OPVs. Da stellt sich mir auch prinzipiell die Frage, ob die anvisierten Frequenzen überhaupt erreichbar sind, oder die Eingangskapaztät schon als Tiefpassfilter bei niedrigeren Frequenzen wirkt. Kann mir da bitte jemand weiter helfen?
Den Feedbackkondensator brauchst du nur falls deine Schaltung schwingen sollte. Hast du schon einen Bode-Plot gemacht und dir den Verlauf mal angeschaut? Vielleicht ist ja kein Feedbackkondensator nötig. Dein sich ändernder Widerstand hat auch eine Kapazität, steht vielleicht in seinem Datenblatt wie groß die ist.
Danke schonmal. Ich habe zumindest auf dem Layout einmal einen Kondensator mit 0pF "eingeplant", damit ich im Notfall noch einen einlöten kann. Für den sich ändernden Widerstand gibt es leider kein Datenblatt, da dieser "hausgemacht" ist. Der Widerstand ist der Widerstand eines einzelnen Silberatoms (etwa 13kOhm), wobei sich dieser durch parallelschalten ein paar weiterer Atome halbiert, drittelt usw. Um eben zu erkennen wann es nur ein einzelnes Atom ist, muss der Strom eben relativ genau gemessen werden.
Michael Köhler schrieb: > Den Feedbackkondensator brauchst du nur falls deine Schaltung schwingen > sollte. Nö. Den braucht er auf jeden Fall, weil die Eingangskapazität des OPV Ce (oder was da sonst noch am Stromknoten wirkt) mit dem Rf (500k) einen Tiefpass bildet, der mit steigender Frequenz das zum Knoten rückgekoppelte Signal abschächt und damit zum Anstieg der Ausgangsspannung mit der Frequenz führt. Das verhindert man, indem man einen frequenzkompensierten Teiler Rq//Ce---Rf//Cf baut. Gerald G. schrieb: > Als OPV dient ein OPA637, mit einer Eingangskapazität von 8pF bzw 7 pF > (differrential und Common) und einer GBW von 80Mhz. > Der TIA soll bis 800kHz verstärken. Schau mal ins DB des OPA380, da bekommst du ein Gefühl für das was geht.
ja, danke auch dir. Wie ich auch schon vorher berechnet hatte, bin ich in einem Bereich der gerade so noch möglich ist. Im Datenblatt des opa380 Stand auch der Hinweis, dass ein normaler SMD Widerstand eine Kapazität von etwa 0.2 pF besitzt. Ich werde also einfach zwei 1MOhm Widerstände parallel schalten, erhalte so eine Kapazität von 0.4pF, was ziemlich gut dem gesuchten Wert entspricht. Den zusätzlichen Kondensatorplatz neben den Widerständen werde ich trotzdem behalten, falls ich die Bandbreite doch begrenzen mag. Danke nochmal, Grüße Gerald
Der OPA637 ist nicht Unity-Gain-fähig. Den würde ich besser durch einen OPA627 ersetzen. Ganz ohne Cap in der Gegenkopplung, bzw. mit einer zu kleinen Kapazität, kann es einen Peak im Frequenzgang bei rund 1MHz geben. Ich würde deshalb schon einen passenden Cap dort plazieren. Das wird etwas sein <1pF, je nach Aufbau. Da allerdings schon ein 500k Widerstand eine Parallelkapazität in diesem Bereich haben kann (Streukapazität der Wendelung von so rund 0,3pF), löst man das in der Praxis so, daß man statt des 500k Widerstands eine Serienschaltung von drei gleichen Widerständen nimmt. Jedem schaltet man dann einen kleinen Cap parallel. Auf diese Weise kann man dann in der Gegenkopplung feindosiert eine Gesamtkapazität im Sub-Picofarad-Bereich einstellen. Es ist außerdem zu überlegen, ob man nicht Schutzdioden vom "-" Eingang nach Masse schaltet. Eventuell eine BAV199. Diese bringen eine zusätzliche Streukapazität vom Eingang nach Masse ins Spiel, die eventuell in der Gegenkopplung berücksichtigt werden muß.
Kai Klaas schrieb: > Der OPA637 ist nicht Unity-Gain-fähig. Den würde ich besser durch einen > OPA627 ersetzen. Hat die Unity-Gain Fähigkeit bei TIAs überhaupt eine Bedeutung? Dort wird doch nicht mit Verstärkungen von 1 gefahren. > Ganz ohne Cap in der Gegenkopplung, bzw. mit einer zu kleinen Kapazität, > kann es einen Peak im Frequenzgang bei rund 1MHz geben. Ich würde > deshalb schon einen passenden Cap dort plazieren. Das wird etwas sein > <1pF, je nach Aufbau. Da stimme ich zu. > Es ist außerdem zu überlegen, ob man nicht Schutzdioden vom "-" Eingang > nach Masse schaltet. Eventuell eine BAV199. Hmmmm, versauen die Leckströme von ca. 3pA nicht den Messaufbau?
>Hat die Unity-Gain Fähigkeit bei TIAs überhaupt eine Bedeutung? Dort >wird doch nicht mit Verstärkungen von 1 gefahren. Ich kenne die genaue Schaltung ja nicht... >Hmmmm, versauen die Leckströme von ca. 3pA nicht den Messaufbau? 30n...10µ möchte er messen...
Siebzehn Für Fuenfzehn schrieb: > Nicht vergessen.. auch Leiterbahnen haben Kapazitaeten Aus diesem Grunde würde ich, wie es der TE schon tat, eine Kapazität vorsehen aber noch nicht einsetzen.
Wenn man die gewünschte Bandbreite nicht erreicht, muss man ggf. den Widerstand in der Rückkopplung kleiner machen und dann das Signal in einer 2. Stufe noch einmal verstärken. Zu kleine darf man die Kapazität in der Rückkopplung nicht machen, sonst gibt es starke Überschwinger oder gar Schwingungen. Kleine variable Kapazitäten in pF Bereich und drunter kann man z.B. durch einen kurzen Isolierten Draht parallel zu einer Leiterbahn erreichen. Über die Länge und den Abstand kann man es abgleichen.
Blödbernd schrieb: > Kai Klaas schrieb: >> Der OPA637 ist nicht Unity-Gain-fähig. Den würde ich >> besser durch einen OPA627 ersetzen. > > Hat die Unity-Gain Fähigkeit bei TIAs überhaupt eine > Bedeutung? Ja. > Dort wird doch nicht mit Verstärkungen von 1 gefahren. Das hängt vom Innenwiderstand der Quelle ab. Zwischen 1 und Leerlaufverstärkung ist alles möglich.
Unity gain stability ist beim TIA nicht erforderlich. Schau Dir doch einfach mal den Bodeplot der Schaltung an. Stichwort noise-gain
Gerd schrieb: > Unity gain stability ist beim TIA nicht erforderlich. Könnte es sein, dass das von den Eigenschaften der Quelle abhängt?
Hmm... Jetzt wo Du es so sagst ;) Klar, wenn die Quellimpedanz auf die Rückkoppelimpedanz runtergeht hast Du natürlich recht. Ich bin bei einem TIA immer gedanklich bei echten Stromquellen (Faradayplatte uä) Sorry
PS: Alles andere ist bei mir eher ein invertierender Verstärker
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