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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Photodioden parallel schalten?


Autor: Thomas Drebert (thomasd)
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Hallo,

sagt mal, liege ich mit meiner Vermutung richtig, dass wenn man 2 oder 
mehr Photodioden parallel schaltet, der Photostrom sich bei 2 
verdoppelt, bei 4 vervierfacht usw?
Weil im Moment liege ich mit den Photostrom schon nahe am Biasstrom des 
OP's.
Und hat es irgend welche Nachteile?

Schöne Grüße
Thomas

: Verschoben durch Admin
Autor: yalu (Gast)
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> sagt mal, liege ich mit meiner Vermutung richtig, dass wenn man 2 oder
> mehr Photodioden parallel schaltet, der Photostrom sich bei 2
> verdoppelt, bei 4 vervierfacht usw?

Ja.

> Und hat es irgend welche Nachteile?

Die Kapazität verdoppelt sich ebenfalls, was sich aber erst bei modu-
liertem Licht negativ auswirkt, und dort wird das Signal üblicherweise
sowieso AC-gekoppelt, so dass der Offset des OpAmps keine Rolle mehr
spielt.

Des Weiteren bilden mehrere Fotodioden natürlich keinen (angenähert)
punktförmigen Empfänger mehr. Das ist manchmal ein Nachteil, manchmal
aber auch ein Vorteil.

Du kannst dich aber auch nach einer empfindlicheren Fotodiode umsehen.
Die hat zwar i. Allg. das Kapazitätsproblem ebenfalls, aber du brauchst
eben nur ein einzelnes Bauteil.

Autor: Reinhard Kern (Gast)
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Thomas Drebert schrieb:
> Weil im Moment liege ich mit den Photostrom schon nahe am Biasstrom des
> OP's.

Hallo Thomas,

das geht zwar im Prinzip, bringt aber nur den Faktor 2 bei 2 Dioden, und 
überhaupt ist es der falsche Weg: es gibt ja schliesslich OpAmps mit 
Biasströmen im Femto-A-Bereich.

Gruss Reinhard

Autor: Thomas Drebert (thomasd)
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Reinhard Kern schrieb:
> es gibt ja schliesslich OpAmps mit
> Biasströmen im Femto-A-Bereich.

Hallo,

hört sich gut an, aber wie finde ich diese, bis her habe ich nichts 
besseres gefunden als den TLC272, zu mindestens wenn ich die Standard 
Versender so ansehe.
Und es sollte einer sein der mit 5 Volt Singel Spannung arbeitet.

Schöne Grüße
Thomas

Autor: yalu (Gast)
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> hört sich gut an, aber wie finde ich diese, bis her habe ich nichts
> besseres gefunden als den TLC272, zu mindestens wenn ich die Standard
> Versender so ansehe.

Der TLC272 hat einen Bias-Strom von typisch 0,6pA! Mach dir mal klar,
wie wenig das ist: Du müsstest über 8 Millionen 1MΩ-Widerstände in Reihe
an 5V anschließen, um auf diesen geringen Strom zu kommen. Da lässt jede
noch so kleine Verunreinigung der Platine ein Vielfaches an Strom
fließen. Der OpAmp ist also ziemlich sicher nicht schuld, wenn du
nicht die gewünschten Messwerte erhältst.

Du kannst dich mal über so genannte "Guards" informieren. Damit kann man
die Stromleitung an der Platinenoberfläche in den Griff bekommen (nicht
aber die Stromleitung der Platine selbst).

Wie kannst du überhaupt so winzige Ströme messen? TI kann's wohl
(zumindest mit akzeptablem Aufwand) nicht, deswegen sind die Angaben im
Datenblatt nicht gemessen, sondern berechnet.

Und — nur so aus Interesse — was möchtest du überhaupt in diesen
extremen Bereichen messen? Ob es noch ein Dunkel jenseits von
Stockdunkel gibt? :)

Autor: Ulrich (Gast)
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Eine Saubere Platine ist bei so kleinen Strömen wirklich nötig. Bei 
mehreren Fotodioden parallel hat man so schon mehr Probleme mit 
Leckströmen. Auch in den Fotodioden kommen Störeffekte von den Rändern. 
Ein große Fotodiode ist also in der regel besser als mehrere kleine 
parallel.

Wenn das Licht nur aus einer Richtung kommt, kann ein Linse sehr 
hilfreich sein. Damit erhält man ggf. mehr Licht fast ohne Nachteile 
durch extra Leckströme, Kapazität und Eigenrauschen der Fotodiode.

Autor: yalu (Gast)
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Der OPA129 wäre übrigens ein OpAmp mit noch geringerem Bias-Strom: 30fA
typisch und 100fA maximal (bei 25°C). Im Datenblatt ist auch gezeigt,
wie der Guardring zu realisieren ist. Kaufen kann man ihn u.a. bei
Digikey.

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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Hallo Thomas,

> hört sich gut an, aber wie finde ich diese, bis her habe ich nichts
> besseres gefunden als den TLC272, zu mindestens wenn ich die Standard
> Versender so ansehe.
> Und es sollte einer sein der mit 5 Volt Singel Spannung arbeitet.
Du kannst dazu auf den Internetseiten der OPV-Hersteller (Analog 
Devices, Texas Instruments, Maxim u. ä.) schauen und Dich durchklicken.

Bitte spezifiziere doch einmal Deine Anforderungen genauer: Welche 
Photodiode verwendest Du, was für Licht willst Du messen, welchen 
Frequenzbereich deckt Deine Anwendung ab? Ich glaube nicht, daß die 
Femto-Ampere OPV für Deine Anwendung nötig sind. Wer fA mißt, muß sich 
auch mit Guard-Ringen auskennen. Da Du das Thema selbst nicht 
aufgebracht hast, gehe ich erstmal davon aus, daß Du keine solche 
Extrem-Anwendung hast.

Hast Du ansonsten ausreichend große Erfahrungen mit analogen 
Schaltungen? Realisierst Du die Spannungsversorgung mit Linearreglern? 
Pufferst Du die Spannungsversorgung mit einem 100µF-Elko und und 
entstörst Du an jedem OPV Deine Spannungsversorgung zusätzlich mit 
100nF? Benutzt Du eine Massefläche?

Ein sehr vielseitiger Verstärker für Photodiodenanwendungen ist 
beispielsweise der OPA380 von Texas Instruments. Er läßt sich mit 5V 
Single Supply betreiben und enthält detaillierte Schaltungsbeispiele.
Mit dem Doppel-OPV OPA2380 habe ich selbst schon experimentiert.

Erhältlich ist das SO8-Bauteil bei Farnell:
http://de.farnell.com/texas-instruments/opa380aidg...

Du kannst das Bauelement auch als kostenloses Sample bei TI erhalten.
http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/opa380.html


Gruß,
  Michael

Autor: Thomas Drebert (thomasd)
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Hallo,

zur Anwendung, ist kein muss, sondern nur reiner Zeitvertreib um zu 
sehen was möglich ist. Von der Beleuchtunggsstärke her geht es um 
natürliches Licht draussen in der Nacht. Über die Auslösung der 
Schaltung bin ich mir noch nicht klar, da ich noch nicht weiß wie groß 
die Schwankungen sind.
Meine bisherigen Bauteile sind die BWP34 der LM358 und ein DS2450 zur 
Spannungsmessung.
Die BWP34 hatte ich erstmal benutzt weil sie günstig war und im 
Sichtbaren Bereich bei 550nm noch einen Photostrom von 36 MikroA haben 
soll.
Da nachts kaum IR Strahlung vorhanden ist kann ich diese 
vernachlässigen.
Die BWP21 kostet das 10 fache und liefert auch nur 30 MikroA.
Wenn ich den LM358 gegen dem TLC272 Tausche währe ich auch schon einen 
Schritt weiter.

Schöne Grüße
Thomas

Autor: yalu (Gast)
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Thomas Drebert schrieb:
> Wenn ich den LM358 gegen dem TLC272 Tausche währe ich auch schon einen
> Schritt weiter.

Ich dachte, du würdest den TLC272 schon einsetzen. Der LM358 ist
tatsächlich nicht gut als Fotodiodenverstärker geeignet, da sein
Bias-Strom immerhin das 150000-fache des TLC ist.

Autor: Michael Lenz (hochbett)
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Hallo Thomas,

mit entscheidend ist ja auch noch, wie groß der Dunkelstrom der Diode 
ist. Zumindest solltest Du den möglichst genau messen.

Deutlich besser als mit dem LM358 kommst Du bei beiden genannten OPV mit 
Sicherheit. Der LM358 ist ein Feld-Wald-Wiesen-OPV, der als 
Transimpedanzverstärker aufgrund des hohen Eingangsstroms nicht 
sonderlich empfehlenswert ist.

Wenn es Dir auf hohe Bandbreite nicht ankommt, kannst Du ein Filter 2. 
Ordnung (siehe Datenblatt OPA380; müßte auch mit TLC272 funktionieren) 
integrieren.


Gruß,
  Michael

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Thomas Drebert schrieb:
> Hallo,
>
> sagt mal, liege ich mit meiner Vermutung richtig, dass wenn man 2 oder
> mehr Photodioden parallel schaltet, der Photostrom sich bei 2
> verdoppelt, bei 4 vervierfacht usw?
> Weil im Moment liege ich mit den Photostrom schon nahe am Biasstrom des
> OP's.


Da es OPV mit 75 fA Bias gibt, halte ich das für eine schlechte Wahl die 
Du bei Deinem OPV getroffen hast.

Wechsel das Teil, da Du eh in der Designphase bist.


> der LM358

Bescheuerte Wahl.

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