Tranzimpedanzwandler Rauschen

Tim Gast #1850995
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hallo,

da ich mich zur Zeit mit einem Verstärker für Fotodioden beschäftige, 
möchte ich mich gerne mit dem Thema Rauschen etwas näher auseinander 
setzen.


Ich würde gerne an einem Beispiel etwas durchrechnen und gerne wissen ob 
meine Überlegung stimmt.

Als gegeben nehme ich:
- Schaltung Tranzimpedanzwandler
- OPA380
- Bandbreite 5Mhz
- Ie=100nA
- Cdiode 10pF
- Rf 10kOhm
- Cf 2pF
- En=5,9nV/Wurzel(Hz)
- in=10fA/Wurzel(Hz)

Urgesamt= wurzel((en*wurzel(5MHz))²+ 4*k*t*f*Rf)
        = wurzel((5,9nV*2236,1)² + 4*1,38e-23*300*5MHz*10000Ohm)
        = 31,6uV

Ua= I*Rf= 1mV

jetzt ist die Frage, ob Ur auch noch mit 10000 verstäkrt wird. Das würde 
ja dann 316mV am Ausgang betragen.
Falls mir jemand sagen kann wie sich die Rauschspannung am Ausgang 
zusammensetzt wäre ich sehr dankbar.
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Kai Klaas Gast #1851351
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Deine Rechnung ist nicht ganz richtig.

Die Eingangsrauschspannung des OPamps erscheint mit der Noise Gain 
verstärkt am Ausgang. Darin geht auch die Detektorkapazität ein.

Dann erscheint das Widerstandsrauschen von Rf am Ausgang, aber 
unverstärkt.

Der Rauschstrom erscheint auch unverstärkt am Ausgang, als 
Spannungsabfall über der Parallelimpedanz aus Rf und Cf.

Die geometrische Summe dieser drei Rauschspannungen hast du dann als 
gesamtes Rauschen am Ausgang des OPamp.

Kai Klaas
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Helmut S. #1852076
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Hallo Tim,

- Cdiode 10pF
- Rf 10kOhm
- Cf 2pF

Mit den Daten hast du 10MHz Bandbreite für deinen Photostrom.
Wenn man dann mit dem OPA380 bis 30MHz das Rauschen integriert(LTspice), 
dann erhält man Unoise=173uVrms.

Dieser Verstärker hat zwar 6nV/Hz, aber der Widerstand allein rauscht 
schon mit 13nV/Hz. Hinzu kommt dann der große noise peak um 10MHz.
Da steigt das Rauschen auf ca. 42nV/Hz.

Achtung, wenn man mit diesem Kommando simuliert, dann erhält man für 
"gain" die Verstärkung bezogen auf I1.

.noise V(out) I1 oct 100 1k 30meg

Das ist der normale Frequenzgang des Photostromes aber nicht der 
noise-gain des Opamp. Um den anzuzeigen musst du in .noise auf eine 
Spannungsquelle am +Eingang des Opamp referenzieren.

.noise V(out) V3 oct 100 1k 30meg


Wie üblich bei mir, alle Dateien einfach in irgend ein Verzeichnis 
speichern und mit LTspice loslegen.

Schaltplan: .asc
Plotsettings: .plt
SPICE-Modell: .mod, kann aber beliebig heißen

Helmut
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