Ich habe versucht, ein Digitales 3MHz signal von einer Infrarot Led an eine Infrarot Empfänger Diode zu Senden. Die Sende-Led ist eine SFH4605, die Empfangs-Diode ist eine SFH203. Die Sende-Led schaft 10ns schaltzeit, die Empfangs-Diode 5ns. die Sende-Led wird so angesteuert, daß das Rechteck an der Led noch relativ gut ein Rechteck ist, die kanten oben und unten sind ein bischen abgeflacht, aber nicht viel. es fließen ca. 20mA Wenn ich die Empfangs-Diode relativ hochohmig an das Oszilloskop hänge, teilweise hängt nur das oszilloskop dazwischen (Spannungs an Empfangs-Diode und widerstand zusammen 5V) udn die hand zwischen sende-Led und Empfangs-Diode hinundher bewege, sit ein deutlicher spannungsunterschied zu erkennen, 0,3-3V, je nachdem wie doll ich die hand bewege. Der witz ist jetzt: Das signal von Sende-Led mit 3MHz kommt nicht sauber durch. es ist extrem schwach und nur ein bischen zu sehen, wenn ich die Sende-Led sehr nahe an die Empfangs-Diode direkt dranhalten würde. Was ist das verkehrt? Ich habe schon noch andere langsamere sende-Leds getestet, und dabei ist es das selbe. Hab ich mir da ne schlechte Empfangs-Diode ausgesucht, oder funktioniert die Empfangs-Diode nur mit nem bestimmten vorwiderstand, was hab ich da verkehrt gemacht? Immerhin soll die eine 1ns schaffen und die andere 5ns...
Evtl. hilft ja diese App-Note die verschieden Betriebsarten eine Photodiode und damit verbunden sehr unterschiedlichen erzielbaren Geschwindigkeiten besser zu verstehen. http://www.osioptoelectronics.com/application-notes/AN-Photodiode-Parameters-Characteristics.pdf
Jede Diode hat eine Sperrschichtkapazität und diese wirkt in der beschriebenen Anwendung wie ein Ladekondensator. Schalte mal 1kOhm parallel zur Diode um in den Signalpausen die aufgesammelte Ladung wieder abzubauen. Das kostet zwar etwas an Empfindlichkeit, erhöht die Geschwindigkeit aber ganz erheblich.
Möglicher weise wird deine Empfangsdiode auch durch inrarotes Streulicht (Glühlame als Arbeitsplatzleuchte, Sonneneinstrahlung) völlig übersteuert. Dagegen ist des IR-Licht der Sendediode nur Sternenlicht am Taghimmel.
@ Anos B. (Gast) >Was ist das verkehrt? Deine Messung bzw. Empfängerschaltung. >verkehrt gemacht? Immerhin soll die eine 1ns schaffen und die andere >5ns... Nur mit der richtigen Empfängerschaltung. Einfach mal ans Oszi halten geht so definitiv nicht! Siehe Lichtsensor / Helligkeitssensor MFG Falk
> Einfach mal ans Oszi haltengeht so definitiv nicht!
Bei genuegend Signal muss man den Oszieingang nur auf 50 Ohm stellen.
hm ok also niedriger innenwiderstand um die kapazität in der diode zu unterdrücken..? Diese OP-schaltung auf der einen seite als Transimpedanz-Wandler würde ja theoretisch gehen, abgesehen davon daß man nicht so schnell mal eben einen schnellen OP bekommt..
Es mal in kleinen Schritten herantasten, ehe man große Sprünge macht. Abgesehen von Kapazitäts-Problemen, gab es auch LEDs, die optisch schielen.
Kapazität bei 0V ist 11pF. Daher genügt das Abschliessen mit 4.7kOhm, um genau 3MHz Grenzfrequenz einzustellen. Natürlich nimmt man dennoch weniger, z.B. 1kOhm. Zumindest bleibt dann ein nennenswertes Ausgangssignal. Tageslichtfilter zur Verringerung des Gleichstroms, bzw. gleich die FA-Version benutzen. Idealerweise einen Transimpedanzverstärker zur Verstärkung einsetzen: Beitrag "Fotodiode Transimpedanzverstärker" Eine Erhöhung der Sperrspannung verringert die Sperrschichtkapazität weiter. Beispielsweise wurde die Anstiegszeit von 5ns bei 20V gemessen.
>> Daher genügt das Abschliessen mit 4.7kOhm hm aber auf der anderen seite brauch ich nen genauso niederohmigen widerstand oder? ob ich den widerstand, mit dem ich die Led in reihe schalte, dann so wählen sollte, daß bei 5V versorgungsspannung 4V an der diode abfallen und nur 1V an dem widerstand in reihe? weil dann ja mehr spannung an der diode abfällt.. >> Idealerweise einen Transimpedanzverstärker zur Verstärkung einsetzen ich befürchte, dann brauch ich ja wohl doch nen OP, der einige MHz 20-50 MHz aushält. >> wurde die Anstiegszeit von 5ns bei 20V gemessen das hört sich nicht gut an. eigentlich habe ich in meiner schaltung wegen der batterie-versorgung nicht viel spielraum, so daß spannungen über 5V schnell ein problem werden könnten.
@ Anos B. (Gast) >ich befürchte, dann brauch ich ja wohl doch nen OP, der einige MHz 20-50 >MHz aushält. Nein. Ein 10 MHz OPV sollte reichen. Siehe meine Link, dort steht ne Formel drin. >>> wurde die Anstiegszeit von 5ns bei 20V gemessen >das hört sich nicht gut an. eigentlich habe ich in meiner schaltung Du brauchst auch keine 5ns! Mit dem richtigen Empfänger geht es auch ohne Sperrspannung. MFG Falk
>> Mit dem richtigen Empfänger geht es auch
ohne Sperrspannung
ok, was meintest du jetzt mit Empfänger? die ganze empfänger-schaltung
oder ne andere empfänger-diode, also eine mit Tageslicht-Filter?
@ Anos B. (Gast)
>ok, was meintest du jetzt mit Empfänger? die ganze empfänger-schaltung
Ja, einen gescheiten Transimpedanzverstärker.
MFG
Falk
ok. jaa dann brauch ich jetzt nur noch einen schnellen OP, der mindestens 10 MHz schaft und das bei 5V versorgungsspannung. ich habe auch zwei: OP37 und LT1028 die gehen nur leider beide erst ab 8V. ..es muß aber auch welche für schwächere spannungen geben. Infrarot-Kopfhörer laufen ja teilweise schon mit einer Batterie.
Nachtrag: ich habe jetzt den plan von ner Empfängerschaltung gefunden: http://www.elv-downloads.de/service/manuals/SIR1000/75320_75321_SIR1000T_SIR1000R_km.pdf weeweewee.elv-downloads.de/service/manuals/SIR1000/75320_75321_SIR1000T_ SIR1000R_km.pdf ich werde mich da mal durchdröseln. naja, ob nun eine transimpedanz-verstärkung gemacht wird, kann man ja auf den ersten blick nicht erkennen aber ich glaube eher nicht, weil außen der rückkoppelwiderstand fehlt. vielleicht versuch ich mal was ähnliches von dem eingang nachzumachen, falls es mit anderen versionen nich klappt. ich verstehe trotzdem noch nicht ganz, warum die kapazität der diode hier besser entschärft werden soll, da gerade bei den hohen frequenzen die beiden spulen hinter der diode ja höherohmiger werden würden. die kapazität würde demnach dann also nur bei niedrigen frequenzen "entschärft" werden.
Für die Kapazität der Fotodiode ist die anliegende Spannung ausschlaggebend. Da der DC-Anteil bei weitem überwiegt, ist die Kapazität praktisch unabhängig vom Nutzsignal, dem AC-Anteil.
ah ok. noch ne Frage: bringt es mir eigentlich nen Vorteil, da für die Verstärkung statt der Emiterschaltung ne Basisschaltung zu benutzen, oder ist das nicht so angeraten? Der Vorteil ist, daß ich den 1k Widerstand von der IR-DIode auch direkt da benutzen könnte, wo der Transistor von der Basisschaltung seinen Emiter-Widerstand hat. Der Nachteil wäre, daß ich den 1k Widerstand nicht mehr mit einem Kondensator gegen Hochfrequenzen kurzschließen kann, und deshalb sich wider stärker die Kapazität der Diode wegen unterschiedlichen Spannungen auf das Signal einwirken kann. Bringt mir so ne Basisschaltung denn was, verstärkt die stärker als die Emiterschaltung (also die Spannungsverstärkung) oder gleich? Würd mir die was wegen den aus dem Weg geräumten Kapazitäten vom Transistor bringen oder wäre das eher von Nachteil, weil sich dann die Kapazität der Diode stärker auswirkt?
@ Anos B. (Gast) >Der Vorteil ist, daß ich den 1k Widerstand von der IR-DIode auch direkt >da benutzen könnte, wo der Transistor von der Basisschaltung seinen >Emiter-Widerstand hat. Vergiss es. Um so eine Schaltung zu entwerfen braucht man DEUTLICH mehr Wissen als du hast. Bau einen Transimpedanzverstärker gemäss dem Artikel oben auf, fertig. MFG Falk
..noch hab ich keinen OP mit hohen frequenzen für 5V gefunden.
Nachtrag: Ich bin jetzt auf die irsinnige Idee gekommen, statt nach "schneller OP" nach "schneller Komparator" zu suchen. Ich habe den TL3116 Komparator gefunden. er soll ne gute geschwindigkeit haben, und so wie ich das richtig verstehe auch ab 5V versorgungsspannung funktionieren. so wie ich das richtig verstehe, reichen einmal 5V statt +/- 5V dann aus. Es steht dort zwar "Transimpedanzwandler mit OP", aber da ja nur digitale zustände rauskommen sollen, geh ich mal davon aus, daß der völlig ok ist und der ist sogar billig. ist jemand da anderer meinung, oder kann ich den benutzen für die "Lichtsensorschaltung mit Transimpedanzwandler" ? Hier ist nen Datenblatt falls jemand gucken möchte. :) http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/texasinstruments/tl3116.pdf
Du willst also mit einem Komparator einen Transimpedanzwandler bauen. Nein. Das wird nix. Was ist denn nun mit einem g'scheiten OpAmp? Die gibt's doch wirklich wie Sand am Meer, z.B. LMV721 (TI oder NSC)
warum geht es denn nicht? der op muß in dem fall nur verstärken, und das
tut ein Komparator genau so.
>> Die gibt's doch wirklich wie Sand am Meer
nein offensichtlich nicht, weil wir haben dann bis jetzt nur einen, den
LMV721. ich wäre mit dem ja auch zu frieden, wenn es einen shop geben
würde, wo man den kaufen kann.
@ Anos B. (Gast) >warum geht es denn nicht? der op muß in dem fall nur verstärken, und das >tut ein Komparator genau so. Nöö. Der OPV hat eine lineare Übertragungsfunktion, der Komparator eine rechteckförmige sprich binäre. MfG Falk
hm.. er verstärkt wirklich nur rechteckförmig. ich dachte immer, komparatoren verstärken zwar linear oder kontinuierlich aber nicht mit einer sauberen ausgeglichenen kurve. naja ich hab jetzt trotzdem einen gefunden. es gibt tatsächlich welche, ich guck gerade bei RS components die liste durch. einen habe ich schon gefunden, dort ist die liste wenigstens nach OPs geordnet. im moment habe ich den AD8651. ich hoffe aber noch, einen anderen oder besseren zu finden, der zur not preisgünstiger ist.
Ach übrigens, ehe ich's vergesse: Die 1. Stufe macht die Umsetzung von Strom in Spannung. Dabei wird auch der DC-Anteil (Tageslicht) mit verstärkt. Je nach Umgebungsbedingung (Sonnenstand!) darf/kann daher die erste Stufe auch nicht beliebig hoch verstärken. Bei 3MHz Nutzsignal könnte der Einsatz einer Spule (oder gleich Schwingkreis) parallel zur Rückkopplung des Transimpedanzverstärkers hilfreich sein, um die Festigkeit gegen starkes Umgebungslicht zu erhöhen. Ist aber nur eine Idee. "Normalerweise" folgt eine 2. AC-entkoppelte Stufe, die den Rest der (Spannungs-)Verstärkung, sowie weitere Filterung übernimmt.
hm ok. d.h. ich brauche mindestens 2 OP-stufen. meint ihr ich brauche noch mehr als 2 oder reichen 2 meistens aus?
Dazu müsste man die geforderte maximale axiale Entfernung kennen. Die restlichen Angaben hast Du schon gemacht. Aus LED-Typ und Strom ergibt sich der Lichtstrom. Der Öffnungswinkel ist ebenfalls bekannt, daher läßt sich der zu erwartende Signalpegel errechnen/abschätzen.
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