Transimpedanzverstärker, Gain 1000, 300kHz max. linear - habt ihr nen Hersteller Typ

Also ich bin mir nicht sicher, ob es so etwas überhaupt von der Stange 
gibt.

Die Anforderungen sind wahrscheinlich nicht ganz ohne, aber für 400 Euro 
bauen kann man das ganz sicher. Dazu müsste ich wissen:

- Maximaler Eingangsstrom sprich Aussteuerungsbereich?
- Eingangsimpedanz muß unter wieviel Ohm liegen? (10, 1, 0,1?!)
- Gewünschte Belastbarkeit des Spannungsausgangs?
- Linearität muß wie gut sein? (1%, 0,1%, 0,01%)?
- Was für eine Spannungsversorgung steht zur Verfügung?
- Symmetrische oder asymmetrische Übertragung, d.h. kann der 
Eingangsstrom in beide Richtungen fließen oder ist er immer positiv?

>Gain 1000
>Transimpedanzverstärker

1000 Volt Ausgangsspannung je Ampere Eingangsstrom?

Eigentlich reden wir nur über so eine (vereinfacht) Schaltung:

                  .------[R]-----.
                  |              |
                  |   .------.   |
 I_in   o---------o---|-     |   |
                      |      |---o------ U_out
        o---------o---|+     |
                  |   '------'
                 GND

Hallo Sim,

eine solche Schaltung habe ich schon für Photodiodenströme gebaut. Es 
gibt dabei nicht besonders viel zu beachten, was ein Elektroniker nicht 
ohnehin macht. Das heißt: Du kannst die Schaltung leicht selbst 
herstellen. Ob es sie von der Stange gibt, weiß ich nicht.

Prinzipiell ist der OPA380/OPA2380 gut für so etwas geeignet.
http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/opa2340.html

Du müßtest aber genauer sagen
- wieviel Eingangsstrom Du maximal erhältst und
- ob die Ströme nur eine einzige Polarität, oder zwei Polaritäten haben.

Bei der Dimensionierung und der Auslegung der zusätzlichen Beschaltung 
(Schutz gegen Überspannung, statische Entladungen, Entstörung der 
Spannungsversorgung, integrierter Tiefpaßfilter u. ä.) bin ich Dir gerne 
behilflich, falls Du selbst bauen willst.


Gruß,
  Michael

Hallo Oliver,

> ...aber hinter so einer Opamp-Grundschaltung kann sich dann je nach
> Anforderungen schon einiger Aufwand verstecken.
>
> Brauchst ja nur mal überlegen, was mit dem Ausgang der OPs passieren
> muß, wenn R für eine "Verstärkung" von 1.000 dimensioniert wird und der
> Eingangstrom mehr als nur ein paar Milliampere beträgt...
Und, was passiert? Die Schaltung geht in die Sättigung und je nach Höhe 
der Eingangsspannung spricht der eingangsseitige Überspannungsschutz 
(den einzubauen es sich empfiehlt) an.

Gruß,
  Michael

Hallo Oliver,

wenn der Meßbereich nicht ausreicht, dann muß er ihn erweitern ;-)
Ich denke aber, SIM sucht ein fertiges Gerät und will keines bauen, 
daher ist die Frage relativ müßig. Ein fertiges Gerät kenne ich nicht. 
Evtl. gibt es sowas im Optikbereich als Photodiodenverstärker.

Laser2000 könnte so etwas haben.

Das Gerät ginge ja:
http://www.laser2000.de/index.php?id=366345

Allerdings ist die Transimpedanz mit 100.000 Ohm (statt der gewünschten 
1000) deutlich zu groß.

Gruß,
  Michael

also meine Methode für sowas (getestet, das geht mit der Frequenz und 
Verstärkung!):

Normalen Transimpedanzverstärker mit weniger Verstärkung (z.B. 1000 
aufbauen. Und danach noch nen Elektrometerverstärker (der das einfach 
multipliziert) einbauen. Transimpedanzverstärker mit sehr hoher 
Verstärkung sind problematisch.

kannst nen OPA2340 von reichelt nehmen. Der kann Rail-to-Rail.

Wichtig: das Teil fängt dir zu schwingen an, also bau noch ne Kapazität 
von ca. 50-100pF parallel zum Widerstand am 1. Verstärker ein.

das alles kostet keine 5€

Hi,

vielen Dank für eure viele Antworten  -  war bis gerade unterwegs - 
daher leider erst jetzt die Antwort.

Es geht um das Auslesen eines Detektors ( im Prinzip sowas wie ne 
Photodiode )

Zu den Fragen:

a) Bereich ist unipolar,  ca 0,1 bis 2mA Eingangstrom
b) Verstärkung reicht 1000 völlig aus
c) Da damit Berechnungen ( nach ADC ) durchgeführt werden, ist eben die 
Linearität entscheidend  -  daher bin ich auch gerne dafür bereit viel 
auszugeben.

Hatte zum Testen ein Gerät von femto.de -  das war gut. Nur haben die 
kleineren Geräte alle viel zu große Verstärkungen. Externe Rückkopplung 
wird wohl nicht gehen...
Die großen Geräte sind zum einen mit 3k€ etwas zu teuer  - und vor allem 
zu groß.

Kennt jemand nen Hersteller ?  Firma die sowas baut ?

Gruß

Sim

d) Sättigung etc. wäre alles egal

Hallo Sim,

ehe Du jetzt 1000€ dafür ausgibst, frag doch mal bei Müller-Wirts 
spaßeshalber nach, ob Du noch so eine 1-Euro-Schaltung bekommst:

http://www.mueller-wirts.de/MainPages/de/oneeurofs1.htm

Die Schaltung hat als einzigen Nachteil, daß sie eine schlechte 
Versorgungsspannung hat. Bei der geringen Verstärkung, die Du brauchst, 
muß das aber nicht unbedingt stören.

Das teuerste an einer Realisierung Deiner Anforderungen sind die Stecker 
und das Gehäuse. Du ja auf Olivers Angebot zurückkommen. Dann kannst Du 
Dir genau wünschen, was die Schaltung sonst noch können soll (z. B. wie 
unempfindlich gegen falschen Gebrauch u. ä.)


Gruß,
  Michael

Hi,

Standard-Schaltungen haben ich schon versucht - sie sind zu schlecht:

Hab mal die Daten rausgesucht, die der einzige Verstärker(3kEur) der 
ausreichend war hatte:


Bandwidth up to 500 kHz
Rise Time down to 700 ns
Input Noise Current Density (/√Hz) 20 pA,
Integr. Input Noise Current (rms)* 21 nA
Offset Current Drift (/°C) 30 nA
Gain Drift (/°C) 0.008%
Max. Input Current (±) 10 mA
Input Offset Compensat. (±) 100 μA
DC Input Impedance (// 5 pF) 50 Ω


das scheint wohl nicht so einfach zu sein,  wie gesagt meine einfachen 
10 Euro Schaltungen haben das nicht mal im Ansatz erreicht...



Sim

Hallo Sim,

> Bandwidth up to 500 kHz
> Rise Time down to 700 ns
> Input Noise Current Density (/√Hz) 20 pA,
> Integr. Input Noise Current (rms)* 21 nA
> Offset Current Drift (/°C) 30 nA
> Gain Drift (/°C) 0.008%
> Max. Input Current (±) 10 mA
> Input Offset Compensat. (±) 100 μA
> DC Input Impedance (// 5 pF) 50 Ω
>
> das scheint wohl nicht so einfach zu sein,  wie gesagt meine einfachen
> 10 Euro Schaltungen haben das nicht mal im Ansatz erreicht...

vielleicht wäre es gut, wenn Du
a) genauer beschreibst, wozu die Verstärkerschaltung gut ist und
b) die Probleme genauer benennst, die Du mit der eigenen Schaltung 
hattest.

> Standard-Schaltungen haben ich schon versucht - sie sind zu schlecht:
Bei den hohen Strömen, die Dir zur Verfügung stehen, und den niedrigen 
Frequenzen, mit denen Du arbeitest, glaube ich das eher nicht.

Ich denke vielmehr, daß Deine Schaltung deshalb nicht funktioniert hat, 
weil Du handwerkliche Fehler eingebaut hast. Häufig sitzt das Problem 
vor der Schaltung und nicht darin. Das Rohsignal scheint ja in Ordnung 
zu sein, denn mit anderen Schaltungen klappt es auch.

Ich denke an folgende Standardfehler:
- Versorgungsspannung direkt vom Labornetzteil/Schaltnetzteil verwendet, 
ohne zusätzliche Linearregler oder zumindest Entstörkondensatoren 
einzusetzen
- 100nF-Entstörkondensatoren (0805) unmittelbar an den OPV "vergessen"
- keine Massefläche verwendet.

Der Verstärker, den Du oben angibst, hat 50 Ohm Eingangswiderstand. Das 
ist zur Impedanzanpassung gedacht, was aber bei 300kHz und üblichen 
Leiterlängen noch kein problem bedeutet. Außerdem schützt es den OPV in 
Verbindung mit den integrierten Dioden (etwas) vor statischen 
Entladungen.

Im Anhang findest Du eine Möglichkeit, wie Dein Problem gelöst werden 
kann. Ich habe eine von mir realisierte Schaltung als Vorlage genommen 
und das Filter auf 300kHz umdimensioniert.

Du kannst auch auf den 2.2k Pulldown_Widerstand auch verzichten. Dann 
kannst Du die negative Spannungsversorgung insgesamt weglassen.

Gruß,
  Michael

Hi,

"
vielleicht wäre es gut, wenn Du
a) genauer beschreibst, wozu die Verstärkerschaltung gut ist und
b) die Probleme genauer benennst, die Du mit der eigenen Schaltung
hattest.
"

genaue Anwendung kann ich ne Seite schreiben und dann ist immer noch 
nicht klar  -  letztlich ist es ne Photodiode, die ausgelesen werden 
soll -  das Problem war bei der anderen Schaltung, dass der 
Signalverlauf des Stroms nicht genau genug linear dargestellt wurde.

Bsp.:

1% mehr Strom macht eben nicht 1% mehr Spannung in jedem Bereich, 
sondern nur 0,9%  -  das meine ich mit Linearität

die diskrete Bauteile rauschen eben zu stark  -  d.h. es gibt einen 1% 
Einbruch am Ausgang, den es beim Eingang nicht gab.

Wenn ihr der Meinung seit, dass das einfach ist, warum kostet dann das 
Teil von femto.de  3000.00 Euro ?!?

Gruß
Sim

@ Michael Lenz -  danke für die Schaltung  -  werde den OPV mal mit 
meinem vergleichen  - ggf. hast Du die bessere Wahl getroffen ...

S.

Hallo Sim,

> vielleicht wäre es gut, wenn Du
> a) genauer beschreibst, wozu die Verstärkerschaltung gut ist und
> b) die Probleme genauer benennst, die Du mit der eigenen Schaltung
> hattest.
> "
>
> genaue Anwendung kann ich ne Seite schreiben und dann ist immer noch
> nicht klar  -  letztlich ist es ne Photodiode, die ausgelesen werden
> soll -  das Problem war bei der anderen Schaltung, dass der
> Signalverlauf des Stroms nicht genau genug linear dargestellt wurde.
es wäre trotzdem nützlich, wenn Du es versuchst.

Ich will Dir erklären, weshalb:

Du schreibst hier ganz offensichtlich als Anfänger in der Elektronik. 
Dir ist das vielleicht nicht so bewußt, und schlimm ist es auch nicht. 
Bloß solltest Du Dich dann nicht so zieren, eine möglichst genaue 
Problembeschreibung zu geben.

Wenn Du im Forum um Hilfe bei Deinem Problem bittest, wirst Du nicht 
umhinkommen, daß wir Deine Einschätzung der Dinge grundlegend infrage 
stellen und uns ein eigenes Bild von dem Problem machen wollen.

Meine Erfahrung ist, daß Anfänger häufig "absolute Genauigkeit" von 
einer Schaltung erwarten. Wenn man sich das Problem mit Verstand 
anschaut, bleibt von den Genauigkeitsanforderungen oft nicht mehr viel 
übrig, sondern es gilt nur, einen groben Auslegefehler zu beheben.

Ich denke ja immer noch, daß Du Probleme mit der Spannungsversorgung 
oder den Entstörkondensatoren hast, und alles, was Du schreibst, 
bestärkt mich in dieser Annahme.

> 1% mehr Strom macht eben nicht 1% mehr Spannung in jedem Bereich,
> sondern nur 0,9%  -  das meine ich mit Linearität
Hier lautet meine Frage:
- Wozu brauchst Du die Linearität?
- Weshalb liefert Deine Operationsverstärkerschaltung diese Linearität 
nicht?
- Von welcher Frequenz sprechen wir. Sprichst Du über Linearität bei 0Hz 
oder bei Wechselstrom?

Erst dann kann ich über eine sinnvolle Lösung nachdenken.

Daß Du Probleme mit der Linearität hast, ist mir nämlich überhaupt nicht 
einleuchtend. Operationsverstärker bieten bei geeigneter Dimensionierung 
aufgrund ihrer sehr großen Verstärkung eine exzellente Linearität.

Hier drängt sich wieder der Eindruck auf, daß Du einen viel einfacheren 
Fehler gemacht, den Du nur nicht als solchen erkennst.

> die diskrete Bauteile rauschen eben zu stark  -  d.h. es gibt einen 1%
> Einbruch am Ausgang, den es beim Eingang nicht gab.
Das ist ein starker Hinweis darauf, daß Deine Diagnose vielleicht falsch 
ist. Was Du beschreibst, hat mit Rauschen recht wenig gemein.

> Wenn ihr der Meinung seit, dass das einfach ist, warum kostet dann das
> Teil von femto.de  3000.00 Euro ?!?
Entsprechend Deiner Beschreibung des Problems reicht meiner Meinung nach 
eine Standardschaltung aus. Oliver ist auch der Meinung. Es ist wirklich 
nicht zielführend, wenn wir über die Preispolitik von Femto spekulieren. 
Die Firma Femto nimmt den Preis, weil manche ihn bezahlen.


Gruß,
 Michael

Hallo Sim,

verfolgst Du das Thema noch weiter, oder hast Du kein Interesse mehr?

Gruß,
 Michael

Hi,

wir haben von zwei Firmen Angebote für Test-Verstärker bekommen - da 
warte ich mal ab.

Wir sind nicht die einzigen, die das Problem haben  - ne Firma die 
Transimpedanzverstärker in der Güteklasse herstellen wie wir sie 
brauchen, könnte 1000terte verkaufen  -  weil wie gesagt 3000 Euro ist 
zu teuer, bei 300 würde unsere Abteilung schonmal spontan 30 Stück 
kaufen....

Gruß

Sim

P.S.  Ich halte euch auf dem Laufenden  -  bis Ende Oktober sollte ich 
was sagen können...

Hallo Sim,

wenn Du willst, kann ich mal bei einer studentischen Elektronik-Gruppe 
an der Uni fragen. Die würden sich sicher gerne 9000€ für ihre Projekte 
dazuverdienen. Ich würde ihnen dabei behilflich sein, einen Prototyp zu 
bauen. Dann könntest Du ja sehen, ob er Deinen Anforderungen genügt.


Gruß,
  Michael