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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Widerstand einer Photodiode in Sperrrichtung


Autor: Cornelius R. (cornelius)
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Hallo,

in welcher Dimension befindet sich der Widerstand einer Photodiode, die 
in Sperrrichtung betrieben wird? Bei einem Phototransistor war es so 
100kOhm.

Ist eine Reihenschaltung von Widerstand und Photodiode schnell genug für 
eine 40 kHz Rechteckspannung (Spannung wird am Widerstand gemessen)? 
Hier im Forum hat mal jemand geschrieben, dass so eine Schaltung 
'arschlahm' wäre.

Cornelius

Autor: tipppp (Gast)
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Wenn du ein Rechteck erkennen willst, dann nim nen 
Transimpedanzverstärker her mit ca. "10KOhm als Verstärkung" und 100pF 
Kondensator dazu parallel. Die Photodiode ist dann im 
Kurzschlussbetrieb.

Die Schaltung läuft bei mir bis mehr als 50KHz.

Autor: Cornelius R. (cornelius)
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Das geht leider nicht, da es mit Transimpedanzwandler keine Grenze nach 
oben gibt. Oder irre ich mich da? (mit Single-Supply OPV)

Autor: Kai Klaas (Gast)
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@Cornelius
>Das geht leider nicht, da es mit Transimpedanzwandler keine Grenze nach
>oben gibt.

Was meinst du damit?

Autor: Cornelius R. (cornelius)
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Ich muss Photoströme über einen großen Bereich verwerten, da die 
Lichtquelle mal 3m und mal 5 cm weg sein kann. Da Lichtstärke=1/r² 
ergibt das eine Differenz von 1000. Wenn ich also die Verstärkung so 
einstelle, dass ,wenn die Lichtquelle 3m weg ist, die Ausgansspannun 
50mV beträgt, dann ist das Ausganssignal 50V wenn der Ball 5 cm weg ist. 
Und dabei geht ein Rail-to-Rail OP amp kaputt (Die Betriebsspannung ist 
5V). Oder irre ich mich da?

Autor: Kai Klaas (Gast)
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@Cornelius
>Und dabei geht ein Rail-to-Rail OP amp kaputt (Die Betriebsspannung ist
>5V). Oder irre ich mich da?

Nein. Am Ausgnag kommen dann einfach nicht mehr als 5V raus und die 
Spannung am "-" Eingang wird etwas negativ. Wenn du einen AD822 
verwendest, passiert dann aber garnichts, nicht mal ein Phase Reversal.

Kai Klaas

Autor: Cornelius R. (cornelius)
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Ah gut, das heißt wenn ich den AD823 nehme kann ich die Verstärkung 
nehmen wie ich will, bloß ist ab 5V Ausgang halt Ende Gelände?

Autor: Falk Brunner (falk)
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Ja.

Wo soll denn mehr Spannung herkommen? Ein OPV erzeugt die nicht, er 
verstärkt nur soweit, bis er seine Betriebsspannung erreicht.

MFG
Falk

Autor: tipppp (Gast)
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Einem OpAmp macht das so nichts aus, wenn der eigentlich 50V ausgeben 
müsste aber nur 5V da hat. Er braucht aber vermutlich dann etwas länger 
bis er wieder aus diesem Bereich herauskommt.

Wenn du misst kommt folgendes raus: Normalerweise hast du ja (fast) 
keinen Spannungsunterschied zwischen dem + und - Eingang. In diesem Fall 
würde aber, da der OpAmp nicht weiter nachregeln kann, die Spannung 
zwischen beiden Pins ansteigen. Auch das ist praktisch normalerweise 
kein Problem.


Generell gilt: Ein Opamp kann nicht mehr Spannung ausgeben als er 
hereinbekommt. Folglich geht auch nichts kaputt.

Bei Komparatoren machts ja auch nix. Bei denen führt man diesen Effekt 
sogar bewusst her.


Wenn du es aufwendig willst: Bau dir dahinter nen einstellbaren 
Verstärker. Irgendwas in richtung von Multimeterverstärker. Dafür gehst 
du dann beim ersten Verstärker von der Verstärkung her runter.
DIe Verstärkung sollte 1+(r1/r2) sein (schaltplan steht in wikipedia). 
wenn du r2 veränderlich baust, dann kannst du es so einstellen wie du es 
brauchst.

Autor: Cornelius R. (cornelius)
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Die komplizierte Schaltung interessiert mich, leider kann ich deine 
Schaltung nicht finden, kannst du mir da mal weiterhelfen?

Autor: Patrick G. (pattyman)
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Hallo Cornelius,

40kHz sind kein Problem für eine Fotodiode. Ich kann Dir allerdings 
sagen, daß auf Dich noch viele andere lauern:
 - Der Diodenstrom ist im Bereich von Nano-Ampere, was bedeutet, Du mußt 
mit einem OPV eine Strom-Spannungswandlung machen. Allerdings sollten 
Diode und OPV sehr nah beeinander sein, weil sonst Dreck über die 
Zuleitungen kommt. Wenn Du im Nano-Ampere-Bereich arbeitest, sind 
Kopplungen im Femto-Farad Größen schon ein Problem.
 - Arbeitspunkt: Je nach Lichtverhältnissen verschiebt sich die 
Kennlinie Deiner Fotodiode! Mußte Du mit einer Tiefpaß-Rückkopplung 
nachregeln.
 - Sonnenlicht ist ein Problem!

Mein Tip: Je nach dem, was Du machen möchtest, würde ich einen bereits 
fertigen IR-Empfänger nehmen. Z.B. von VISHAY den TSOP34840. Dieser 
erfordert jedoch eine Modulation mit speziellen Puls-Pausen 
Verhältnissen. Bei einer Datenübertragung solltest Du diese unbedingt 
berücksichtigen!

Viel Erfolg!

Autor: Michael (Gast)
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Nur mal als Tipp um den OP nicht in die Begrenzungen knallen zu lassen: 
Es gibt auch Verstärker die eine logarithmische Kennlinie aufweisen ;)

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