Hi,
ich versuche eine Laserharfe zu bauen.
Dafür möchte ich die Reflektionen mit einer Photodiode messen, mit einem
Transimependanzverstärker verstärken und in Spannung umwandeln und
schließlich mit einem Schmitt-Trigger einem eindeutigem Wert zuordnen.
Ist die Photodiode auf dem Plan richtig herum gepolt, um einen negativen
Strom zu erzeugen, der dann durch den TIV in eine pos. Spannung
umgewandelt wird?
Und ist ansonsten die Schaltung richtig?
Oh,
vielen dank, dass hatte ich komplett übersehen...
Aber ansonsten müsste das funktionieren?
Welchen Mode sollte ich beim TLC 271 über das Bias einstellen? Ich
möchte eine Frequenz von einigen kHz messen. Auf die genauigkeit kommt
es nicht so stark an, ich vereinfache die ja sowieso.
Link:
http://www.reichelt.de/index.html?&ACTION=7&LA=3&OPEN=0&INDEX=0&FILENAME=A200%252FTLC271%2523TEX.pdf
Und kann ich die Offset-Spannung auch über ein 50kOhm anstatt eines
25kOhm Potis wie im datenblatt steht einstellen?
1. Wenn man nur eine Versorgung hat, dann kann man nicht sinnvoll 0V
Ausgangsspannung erreichen. In deiner Anwendung brauchst du zum Glück
die 0V am Ausgang gar nicht.
2. Es ist unnötig den Offset abzugleichen. Lass den Abgleich weg.
3. Der OP07 taugt nicht für 5V und ist sinnlos teuer für diese
Anwendung.
4. Nimm einen TLC272. Da hast du beide Opamps in einem Gehäuse. Das
spart Platz.
4. Vergiss nicht einen Kondensator mit mindestens 100nF zwischen dem V+
Anschluss und dem Masse-Anschluss am Opamp einzubauen.
Im Anhang siehst du die Simulation mit LTspice. LTspice ist ein
kostenloses SPICE-Programm für die Simulation. Mit den angehängten
Dateien kannst du auch selber "mitsimulieren" nachdem du diese in ein
beliebiges Verzeichnis kopiert hast.
Vielen Dank für die Antwort,
anstatt des TLC 272 würden ja eigentlcih auch 2 TLC 271 gehen, auch wenn
die mehr Platz brauchen? Die habe ich nämlich bereits.
Und vielen Dank für den Tipp mit LTspice.
Sebastian
Fslls Du die Schaltung aufbaust, wirst Du einen Oszillator haben.
Grund:
OPV dreht 180 Grad
Durch die Frequenzkompensation weitere 90 Grad
Durch RC (Poti und Sperrschichtkap. der Fotodiode) weitere Grade
und die Phasenreserve ist weg.
max-xxx schrieb:> Durch RC (Poti und Sperrschichtkap. der Fotodiode) weitere Grade
Ich würd ja sagen, dass durch den TIA die Photodiode im
Kurzschlussbetrieb ist da sie ja nicht vorgespannt wird. Damit fallen
schonmal ein paar weitere Grade wieder raus die der Phasenreserve zugute
kommen ;)
Sebastian schrieb:> Und ist ansonsten die Schaltung richtig?
Wenn du in solch einer Schaltung ein Poti einbaust, solltest du dir
immer gut überlegen, was passiert, wenn du es, ggf. aus Versehen, an den
0Ω-Anschlag drehst. Je nach Schaltung und Impedanz der Quelle kann das
schnell mal zu magischem Rauch oder extremem Unverständnis bei den
beteiligten Baugruppen führen.
Mike schrieb:> Sebastian schrieb:>> Und ist ansonsten die Schaltung richtig?>> Wenn du in solch einer Schaltung ein Poti einbaust, solltest du dir> immer gut überlegen, was passiert, wenn du es, ggf. aus Versehen, an den> 0Ω-Anschlag drehst. Je nach Schaltung und Impedanz der Quelle kann das> schnell mal zu magischem Rauch oder extremem Unverständnis bei den> beteiligten Baugruppen führen.
Die Idee, dass man sich immer überlegen soll was passiert wenn ein Poti
zum Extremwert kommt, ist eigentlich ganz gut. Wie sich aber in diesem
Fall magischer Rauch entwickeln soll ist mir (und anderen sicher auch)
nicht ganz klar wird doch dabei lediglich der Transimpedanzwandler
überbrückt was diesen nicht mal juckt, geschweige denn kratzt.
max-xxx schrieb:> Fslls Du die Schaltung aufbaust, wirst Du einen Oszillator haben.
Falls das wirklich zutrifft, wie könnte ich da Abhilfe schaffen?
Helmut S. schrieb:> Nur bei beiden Opamps musst du + und - Eingang> vertauschen.
Ich habe mir die Schaltung gerade noch einmal angeguckt, der
Schmitt-Trigger ist nicht-invertierend und darum wird doch beim zweiten
OPV der nicht-invertierende Eingang angesteuert, oder nicht?
Hallo zusammen,
ich habe die Simulation von Helmut S. mit Multispice versucht
nachzubauen..Soweit scheint das auch zu klappen, leider gibt es hierbei
Abweichungen bei den Messwerten...Also nach der Formel Ua =-I*R klappt
das nur in annähernd.
Diese Schaltung wollte ich nun mit Eingangsströmen von bis zu 2 µA
verwenden...aber dabei kommen nur unverständliche Werte raus. Den Strom
liefert hier eine Photodiode BPW 34.
Könnte mir evtl. jemand bei den notwendigen Modifikationen behilflich
sein?
Danke
Wie schon gesagt, es liegt am Eingangsstrom des OpAmps. Nimm da einen
Richtigen. Und entweder unipolar speisen und dann gegen Spannungshalbe
arbeiten, oder Bipolar und dann gegen Null.
Danke für die schnelle Antwort...habe den Thread hoffentlich aufmerksam
gelesen und daraufhin den OP TLC 272 oder auch TLC 271 CP ausgewählt und
ihn einseitig mit 5V Versorgungsspannung beschaltet....leider nicht mit
dem gewünschten Erfolg...Wo ist da mein Denkfehler?
50mV bei 1uA sind doch ok. Wie liegt die Speisung bezueglich dem GND ?
Aber dass der Output nur bis 2V and die positive Spannung herankommt
wurde im Datenblatt gelesen ?
Was spricht denn gegen einen RRIO ? zB einen MCP606 ?
Das der TLC 272 dieses Spannungsfenster beinhaltet, habe ich dem
Datenblatt hoffentlich! richtig entnommen. Deinen genannten Vorschlag
kenne ich schlicht und ergreifend nicht. Im Prinzip kommt es mir
vorrangig aud die Linearität zwischen Strom und Spannung an...
Was meinst du mit der Spannung gegen Ground??
VG
Die 5V sind floating, haben keinen GND Bezug ? Also eine Batterie ?
Die Linearitaet ist gegeben durch den Widerstand und eingehalten bei
einem hinreichend kleinen Eingangstrom.
Solange das 5V Netzteil keinen Bezug zu GND hat wird das nichts, weder
in der Simulation noch in der realen Schaltung. Gehe hin und "erde".
Am Eingang hilft dir rail to rail nichts, aber mit rail to rail am
Ausgang könntest du eine höhere Ausgangsspannung erreichen (fast 5V
statt 3V).
Sorry, das mit dem Floating sagt mir so nichts.:-(
Mein Strom dürfte 2 µA vermutlich nicht überschreiten und die Spannung
soll später aus einem Schaltnetzteil bis max. 12 V kommen.....
Ich bin für jeden Gedankenanstoß dankbar
Deine 5V-Quelle muss direkt an Masse(alternative Namen sind GND, ground,
0V) gelegt werden. Mach das jetzt und zeig die neue Schaltung.
Das nächste Problem ist dann, dass kein Single Supply Opamp wirklich 0V
am Ausgang kann. Das braucht man, wenn man auch ganz wenig Licht
detektieren möchte.
Zum Thema ganz wenig Licht detektieren :
Ziel meiner Schaltung soll es sein, farbige wässrige Lösungen zu
differenzieren.
Das heißt....unterschiedliche Farbnuancen mittels "Trübungsmessung"
eindeutig zu unterscheiden und diese Werte später für den Arduino
nutzbar zu machen.
Für mich heißt das, diese sehr kleinen "Lichtunterschiede" mit der BPW
zu detektieren...
Welche praxisnahe Möglichkeit habe ich ohne eine symmetrische
Spannungsversorgung des OP bis nahezu Null zu messen?
OK, das probiere ich als nächstes.
Womit ich noch immer ein Problem habe ist folgendes:
Mein max. Strom wird so in etwa bei 1 µA liegen.....die dazugehörige
Messspannung liegt dann bei Ua bei ca. 123 mV.
Halbiere ich nun den Eingangsstrom auf 0.5 µA würde ich nun eine
Ausgangsspannung von ca. 61,6 mV erwarten....Stichwort
"Linearität"....er liegt messtechnisch jedoch bei 103 mV !!
Ich kann mir dieses Ergebnis nicht erklären......
Wie bekomme ich nun einen proportionalen Verlauf in meine Schaltung !
Leg endlich den +Eingang auf 0,2V oder eben so viel wie dein Opamp
mindestens benötigt (Datenblatt lesen). Dann stimmt auch die Linearität.
Stichwort Spannungsteiler: 5V---100kOhm--o--4.7kOhm--0V
Halbiere ich nun den Eingangsstrom auf 0,5 µA so würde ich nun die
Hälfte von 323 mV erwarten...also etwa 161,5 mV.
Die Messung ergibt aber 274 mV ?
Aber wieso ? Und was dagegen unternehmen ?
1,0uA*100kOhm = 100mV +223mV = 323mV
0,5uA*100kOhm = 50mV +223mV = 273mV
Diesen Offset von 223mV musst du in deiner späteren digitalen
Verarbeitung halt abziehen. Das macht heute jeder so. An der
zusätzlichen Subtraktion "stirbt" kein Mikroprozessor.
Maik K. schrieb:> Halbiere ich nun den Eingangsstrom auf 0,5 µA so würde ich nun die> Hälfte von 323 mV erwarten...also etwa 161,5 mV.> Die Messung ergibt aber 274 mV ?
Na das paßt doch!
Du hast falsch gerechnet, da du den zuvor eingebrachten Offset nicht
abgezogen hast! Den mußt du natürlich stets berücksichtigen und von
jeder Ausgangsspannung abziehen, bevor du den Wert weiterverwendest.
Also bei 100k Gegenkopplungswiderstand hast Du pro µA Diodenstrom 100mV
Ausgangsspannung. PLUS den festen Offset von 223 mV.
1µA Eingangsstrom -> 323mV Ausgangsspannung minus 223mV Offset = 100mV.
0,5µA Eingangssrom -> 274mV Ausgangsspannung minus 223mV Offset = 51mV.
Der Wert paßt auf 1mV genau. Wenn du jetzt noch die Offsetspannung
konstant halten würdest, fiele diese Abweichung weg.
Im Zweifelsfalle den Spannungsteiler am + Input etwas niederohmiger
machen...
Wenn du den Offset vermeiden willst (also zu 0mV haben möchtest) bleibt
dir nur eine duale Stromversorgung des OpAmps mit z.b. +/-5V.
Ah, hier kommt das Thema Offsetspannung also ins Spiel....
hmm,, konnte mit diesem Begriff bisher nicht wirklich viel anfangen,
geschweige denn das ich ihn im Datenblatt finden konnte. Hatte gehofft
den Spannungswert direkt ablesen, verstärken und im µC direkt
weiterverarbeiten können.
Kann man diesen Offset nicht mit Schaltungsänderungen im Vorfeld
ausgleichen ?
Maik K. schrieb:> Kann man diesen Offset nicht mit Schaltungsänderungen im Vorfeld> ausgleichen ?
Wie ich bereits schrieb: Nur, wenn du den OpAmp mit einer symmetrischen
Stromversorgung versiehst. Denn dann ist die Mitte zwischen beiden
Betriebsspannungen die Bezugsspannung von 0V und die 0V liegen sowohl im
Eingangs- als auch im Ausgangsspannungsbereich des OpAmps.
Tun sie bei einfacher Stromversorgung natürlich nicht, so daß du den
besagten Offset brauchst, damit der Ausgang stets in seinem zulässigen
Aussteuerbereich bleibt.
Warum ist die Offsetschaltung schon wieder weg? Lass die endlich drin.
Es soll Mikroprozessoren geben die subtrahieren können. Vielleicht ist
das aber auch nur ein Märchen der Prozessorhersteller ....
@Helmut..
hatte den Offset schon mal drin ( siehe Bild )
Aber es kommen mit Offset und symmetrischer Spannungsversorgung vom OP
nur komische Ergebnisse raus...
Ich vermute mal blind, das der Offset jetzt nicht mehr bei 223 mV liegt
und der Spannungsteiler geändert werden muß, gell ?
@Helmut
Habe jetzt eine symmetrische Spannungsversorgung und die kleinen
Spannungsdifferenzen am Ua mit einem deutlich kleineren Spannungsteiler
( siehe Bild ) hoffentlich in einen linearen Zusammenhang gebracht !!
Zumindest sieht es so aus.... Ich hoffe die Offsetgeschichte und -/+ Us
beim OP heben sich nicht auf und ich habe nur eine Art dummen Zufall
entdeckt !
Du brauchst gar keine Offsetschaltung es sei denn du willst die
Offsetspannung hardwaremäßig korrigieren damit ohne Eingangsstrom exakt
0V herauskommen. Da müsstest du aber bis zu +/-10mV anlegen je nach
Exemplar(0pamp-Offset).
Ja, das hätte ich den Worten von Thorsten Sch. auch so entnommen....habe
jetzt aber wie im Bild zu sehn sehen, die minimale Abweichungen bei den
gewählten Komponenten mit U= knapp 2 mV am + Eingang des OP
"kompensiert" ....zumindest sieht es aus....
Maik K. schrieb:> Ja, das hätte ich den Worten von Thorsten Sch. auch so entnommen....habe> jetzt aber wie im Bild zu sehn sehen, die minimale Abweichungen bei den> gewählten Komponenten mit U= knapp 2 mV am + Eingang des OP> "kompensiert" ....zumindest sieht es aus....
Nun, bleibt die Offsetspannungsdrift, die steht auch im Datenblatt.
jo, der TLC272CPW hat laut Datenblatt eine Eingangs-Offsetspannung von
maximal 10mV.
Das Simulationsprogramm hat in der Schaltung hier
Beitrag "Re: Fotostrom digitalisieren"
offensichtlich den typischen Wert aus dem Datenblatt verwendet: 1,1mV
Bei so kleinen Meßspannungen muß man den Offset kompensieren, in der
praktischen Schaltung wird das mit einem festen Spannungsteiler (100k /
22R) so nicht funktionieren, da nimmt man üblicherweise einen
Spannungsteiler, der mit einem Trimmpoti von -10mV .. +10mV einstellbar
ist.
Denn die tatsächliche Offsetspannung hängt vom Exemplar des OpAmps ab
und muß individuell kompensiert werden.
Das wäre bei +/-5V Versorgung z.B. 24k von +5V auf ein 100R-Trimmpoti,
und 24k vom anderen Ende des Trimmpotis nach -5V.
Der Schleifer kommt dann (mit einem Abblock-C gegen GND an den +Input
vom OpAmp und gestattet den Offset Abgleich von -10mV..+10mV.
wenn du den TLC277C statt des TLC272C nimmst, der hätte nur eine
maximale Eingangs-Offsetspannung von 500µV.
Vielleicht wäre der ja schon ohne Abgleich genau genug...
> Das wäre bei +/-5V Versorgung z.B. 24k von +5V auf ein 100R-Trimmpoti,
und 24k vom anderen Ende des Trimmpotis nach -5V.
Der Schleifer kommt dann (mit einem Abblock-C gegen GND an den +Input
vom OpAmp und gestattet den Offset Abgleich von -10mV..+10mV.
So einfach geht das nicht, da die -5V nie exakt gleich groß wie die +5V
sind.
Ich empfehle weiterhin einen bestimmten Grundoffset, da der A/D Wandler
wahrscheinlich auch nur positive Spannungen kann. Die eigentliche
Korrektur macht dann der Mikroprozessor.
Hmmm...nachdem die erste Hürde gemeistert ist bleibt die Frage nach der
symmetrischen Spannungsversorgung für den OP ...
eigentlich sollte doch die Schaltung so funktionieren,oder?
Das geht überhaupt nicht. Du brauchst eine aktive Schaltung die Strom
liefern und aufnehmen kann bei Ub/2. Es gibt dafür ein IC von TI.
Allerdings brauchst du auch Low-Drop-Regler da du nur 1V Spannungsabfall
am Regler haben wirst.
Alternative: Aus +12V mit DC/DC -xxV machen oder ein Netzteil nehmen das
dir auch eine negative Spannung mitbringt.
Wie man sieht ist so eine +/- Versorgung immer etwas aufwendiger.
Der DC DC Wandler ist sicherlich ein recht bequemer Weg, aber die Kombi
von zwei verschiedenen Spannungsreglern wird in diesem Zusammenhang
immer wieder genannt... das verwirrt und klang doch so plausibel
Plan.png
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