Ich versuche mich gerade an einer optischen Empfängerschaltung mit einer Signalfrequenz von 1MHz. Die Schaltung besteht aus 3 Stufen. Alles ist gut bis ich die letzte Stufe (Komparator) anschließe, dann brechen die Signale der ersten beiden Verstärker ein und fangen stark an zu Rauschen.
Der erste Opamp ist ein OPA380 Transimpedanzwandler, der 2. Opamp ist ein normaler Verstärker mit einem GBW von 10MHz und der 3. Opamp ist der TL714 Komparator von TI.
Weiß jemand Bescheid woran das liegen kann?
Von mir aus auch chaotische Schwingungen, jedenfalls wäre ich über produktive Ratschläge dankbar.
Rf=115 kOhm
R1=R6=120kOhm
R2=12kOhm
R3=1,8kOhm
R4=100kOhm
R5=20kOhm
C=200nF
Die Versorgung der verwendeten opamps sind mit 0,1 uF gegen gnd gekoppelt. Das ist die Schaltung mit bauteilwerten, der Aufbau ist ja oben zu sehen. Ich hoffe das hilft weiter
Naja also die fotodiode generiert einen Strom Id. Das heißt Ua1=IdRf. Ua2=(1+R2/R3) und die Spannung wird dann gegen ein Referenzpotential 5VR5/(R4+R5) verglichen. Wenn Ua2 größer ist als das Referenzpotential soll der Komparator 5V ausgeben, wenn sie kleiner ist 0V. In der Simulation funktioniert es auch. Ich bekomme in echt auch ein Rechtecksignal am Ausgang raus, verstehe aber nicht warum die Signale der ersten beiden Stufen anfangen zu rauschen wenn der Komparator angeschlossen wird.
Ein C von 200nF am Ausgang eines OPV ist ziemlich brutal. Wenn du filtern möchtest dann schalte doch wenigstens 100 Ohm in Reihe vor die 200nF. Vielleicht geht das Problem dann schon weg.
Die kapazitive Belastung des Ausganges ist so hoch, dass alleine schon deswegen der letzte OP schwingen kann. In jedem Fall wird er dadurch ordentliche Störungen in die Versorgungsspannung einkoppeln.
Und wie schon von Motopick festgestellt, handelt es sich um eine Prinzipschaltung, bei der z.B. die Entkopplung der Versorgungsspannungen völlig fehlt. Einfach nur 100 nF-Kondensatoren anzuschließen reicht offenbar nicht aus.
Und lasst mich raten: das ganze ist als wilder Drahtverhau auf einem Steckbrett aufgebaut. Ansonsten könnte der TE ja auch einen korrekten Schaltplan und das Leiterplattenlayout präsentieren. So müssen wir aber natürlich als Bittsteller auftreten und ihm jede Salamischeibe einzeln aus der Nase ziehen.
Ein C von 200nF am Ausgang eines OPV ist ziemlich brutal.
... und bei Schaltzeiten von 12ns de-fakto ein Kurzschluss. Wenn der dann mit den max. 110mA (Datenblatt) ge- und entladen wird, kann das die Spannungsversorgung signifikant einbrechen lassen. Die 0.1µF gegen GND haben dann nichts ersthaftes dagegen zu melden.
Überprüfung: Zeigt die Versorgungsspannung der einzelnen Stufen Auffälligkeiten, wenn der Komparator angeschlossen wird?
Abhilfe:
(1) C weglassen. Der ist ein Designfehler. Am Ausgang des Komparator ist man in der digatialen Domäne, da sollte es nichts mehr analog zu filtern geben, das muss zusammen mit dem Komparatoreingang passieren.
(2) Dem Komparator stattdessen eine Hysterese gönnen, damit der im Umschaltpunkt keine undefinierten Sachen macht.
(3) Die Versorgungsspannungen der Stufen gegeneinander entkoppeln, um Rückwirkungen zu vermeiden.
Das Signal sollte man wohl besser VOR dem Komparator filtern. Was meinst du wohl, was auf der sparsam abgeblockten Versorgungsspannung passiert, wenn so eine dicke kapazitive Last wie C umgeladen wird.
Ich sehe da nur ein Schaltbild ohne Bauteildimensionierung - mühsam zu lesen, wenn man sich die erst aus mehreren Postings und Textbeschreibung zusammensuchen muss.
Wie der Verstärker aufgebaut ist z.B. Entkopplung der Stufen, sieht man dem Schaltplan nicht wirklich an.
Ich versuche mich gerade an einer optischen Empfängerschaltung mit einer
Signalfrequenz von 1MHz.
Wo ist denn der Filter, der alle ungewollten Frequenzen entfernt? Wenn du einfach alles verstärkst, verstärkst du auch alle Störungen von außen und innen.
Der Komparator hat eine zu hohe Verstärkung und noch nicht einmal eine
Hysterese. Das Rauschen kann durch den 47p minimiert werden.
Dann wird aber aus seinem einen MHz nichts mehr.
Ansonsten, wie andere schon anmerkten, sind die 200nF am Ausgang vollkommen fehl am Platze. Wie kommt man nur auf so ein Spezialdesign? Das erzeugt ordentliche Spikes auf der Versorgung, und wenn das auch noch ein Steckbrettaufbau ist, dann freut der TL714 sich schon so richtig drauf, sich in der Schaltung mit seinen ns-Flanken und (je nach Exemplar) bis zu >100mA Ausgangsstrom so richtig auszutoben. Ist schließlich ein 50MHz Komparator mit rel. niederohmigem Ausgang.
Hast du wirklich den Eingang vom 1. Opamp direkt nach Masse geschaltet?
Ohne symmetrische Versorgung?
Naja, scheint ja zu gehen.
Eine symmetrische Versorgung ist nicht nötig, wenn der Eingang des OPAmp noch an der negativen Versorgung funktioniert. Das ist selbst bei uralten Typen wie LM358, LM339, LM324 mit pnp-Eingangstransistoren der Fall.
Kritischer sind schon die paar mV Eingangsfehlspannung, die bei zufällig passendem Vorzeichen den Ausgang auf GND festhalten können.
Ein bischen Fremdlicht kann aber verhindern, dass man das überhaupt bemerkt, denn die Fotodiode erzeugt schon bei sehr wenig (Fremd)licht eine negative Leerlaufspannung von 100mV oder mehr.
Bei höheren Frequenzen betreibt man Fotodioden allerdings meist mit einigen Volt Sperrspannung, weil dadurch die Sperrschichtkapazität deutlich sinkt.
Lediglich das Rauschen ist im hier gezeigten Elementbetrieb geringer.
Unbenannt.PNG
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