Guten Tag Elektroniker!
Ich bin noch recht neu in der Elektronik-Welt und hätte eine kurze Frage
zum Thema Transimpedanzverstäker auf die ich bisher keine Antwort finden
konnte.
Und zwar ist ja die Ausgangsspannung zum einen vom Strom am Eingang, zum
anderen vom parallel geschalteten Widerstand abhängig.
Meine Frage ist nun ob die Größe des verwendeten Widerstandes sich in
irgendeiner Weise auf die Geschwindigkeit des Systems auswirkt?
Wenn sich also die Stromstärke am Eingang ändert, ist dann die geänderte
Spannung am Ausgang sofort verfügbar oder erst mit Verzögerung (und wenn
ja hängt diese von der Größe des Widerstandes ab?).
Von welchen Größenordnungen reden wir hier, sprich ist das überhaupt
etwas was man berücksichtigen müsste?
Herzlichen Dank schon im Vorraus!!
Viele Grüße
Marko
Hi,
also die Geschwindigkeit ist größten Teils vom verwendeten OP abhängig.
Also Slewrate und "durchlaufzeit". Der Widerstand hat keinen Einfluss,
solange er in einem vernünftigen Rahmen bleibt, also 1k bis 500k Ohm.
Wenn der Strom zurück in den Eingang des OPs klein wird, also so richtig
klein 100nA, dann wird das System bestimmt etwas langsamer. Aber da
würde ich mir keine Sorgen machen.
PCB schrieb:> Der Widerstand hat keinen Einfluss,> solange er in einem vernünftigen Rahmen bleibt, also 1k bis 500k Ohm.
Gerade beim Transimpedanzverstärker kann der Widerstand je nach
Anwendung auch schon mal einen Faktor 1000 größer werden. Die Größe des
Widerstandes wirkt sich natürlich auch auf die Geschwindigkeit aus und
das Verstärkungsbandbreitenprodukt des OPs hat da auch noch ein Wörtchen
mitzureden.
Die parasitaeren Kapaziaten amd Eingang, z.B. durch den Detektor und dem
Verstaerkereingang und zwischen Ausgang und virtueller Erde bestimmen
zusammen mit dem Verstaerker (Frequenzgang/Slewrate) den Frequenzgang.
>Der Widerstand hat keinen Einfluss,>solange er in einem vernünftigen Rahmen bleibt, also 1k bis 500k Ohm.
Übliche Werte des Gegenkopplingswiderstandes beim Transimpedanzverstäker
bewegen sich zwischen 10 MOhm und mehreren GOhm. Genau deshalb ist es
die Kunst, einen Mittelweg zwischen Verstärkung und SlewRate zu finden
(Verstärkungs-Bandbreite-Produkt hoch). Üblicherweise verwendet man
deshalb Videoverstärker oder sogar OTAs anstatt klassische OPVs. Auch
werden bei digitalen Übertragunssystemen die Zustände Null und Eins in
der Sendediode vorgespannt, damit der Empfänger keine hohen Pegelsprünge
machen muß. Auch kann man mit Kondensatoren parallel zum
Gegenkopplungswiderstand bis hin zum Saugkreis experimentieren. Mit
anderen Worten: Ein sehr komplexes Thema.
Hallo Jungs,
warum machen eigentlich alle hier im Forum so komische
Spezialschaltungen wo es um GOhm, nA, kV, GHz etc. geht. Warum macht
niemand etwas seinem Können etsprechend. Wenn einer eine Frage zu einem
Transimpedanz-Verstärker stellt, muss man davon ausgehen, dass er GOhm
garnicht richtig einsetzen kann. Er würde es schon erwähnen. Da braucht
man einiges an Erfahrung.
PCB hat recht wenn er sagt, dass der Widerstand zwischen 1kOhm und
500kOhm liegen sollte (wenn man mit standard OPs arbeitet sind das gute
Werte). Aber das schränkt dann die Anwendung ein.
Vorallem haben nur wenige OPs auch wirklich Eingangswiderstände und
Offsetströme die den Einsatz von GOhm widerständen überhaupt erlauben.
Also bitte Jungs, bleibt auf dem Teppich mit euren Bauteilwerten etc.
>Hallo Jungs,>warum machen eigentlich alle hier im Forum so komische>Spezialschaltungen wo es um GOhm, nA, kV, GHz etc. geht.
Weil die Hauptanwendung eines Transimoedanzverstärkers gerade in diesem
Geniet (Photoströme) liegt? Du gehst nach dem Motto: Zeige mir, was für
Bauelemente oder Kenntnisse ich habe, danach überlege ich, welche
Anwednung ich baue.
Fragen an Marko T.:
Was möchtest du mit dem Versärker machen?
@Paul
Ja das ist EIN Teilbereich, es gibt auch andere. Wie wäre es zb mit
Stromwandler als Amperemeter. Da nimmt man auch diese Schaltung, und
dort brachst du sicher keine GOhm.
Außerdem habe ich hier einen Laserentfernungsmesser liegen. Und dort ist
die Rückkopplung über 2kOhm geschlossen. Und ja, der ist empfindlich,
genau, schnell etc. um alle kommenden Zweifel zu befriedigen.
Bei Sachen wo es schnell sein muss -> Anfangsthema nimmt man zb. AD8001,
current feedback Amplifier. Und da brauch ich keine GOhm. Also lass es
gut sein.
Hallo zusammen,
danke schon mal soweit für die ganzen Tipps.
Wenn ich das richtig verstehe, sollte also der Wert des Widerstandes (in
vertretbarem Rahmen) keine nennenswerte Auswirkung auf die
Geschwindigkeit des Systems haben, korrekt?
Lukas A. schrieb:> Was möchtest du mit dem Versärker machen?
Eigentlich erstmal nur eine ganz einfache non-inverting DC gain
Schaltung für ein kleines Sensorsignal einer Fotodiode.
>Wenn ich das richtig verstehe, sollte also der Wert des Widerstandes (in>vertretbarem Rahmen) keine nennenswerte Auswirkung auf die>Geschwindigkeit des Systems haben, korrekt?
Nein, er ist abhängig vom Verstärkungs-Bandbreite-Produkt des OPVs.
Verstärkung hoch, Bandbreite niedrig und umgekehrt. Je nach Wahl des
OPVs kannst Du die Grenzen festlegen. Für Billiganwendungen mit lauer
Verstärkung reicht dann eben der Standard-OPV mit niedrigem
Stromrauschen. Für höhere Anforderungen wird die Dimensionierung leicht
zur Wissenschaft an sich.
>Außerdem habe ich hier einen Laserentfernungsmesser liegen. Und dort ist>die Rückkopplung über 2kOhm geschlossen. Und ja, der ist empfindlich,>genau, schnell etc. um alle kommenden Zweifel zu befriedigen.
Der ist nicht empfindlich, sondern Deine Laserenergie sehr hoch.
>Meine Frage ist nun ob die Größe des verwendeten Widerstandes sich in>irgendeiner Weise auf die Geschwindigkeit des Systems auswirkt?
Ja, wegen der endlichen "Slew Rate".
>Wenn sich also die Stromstärke am Eingang ändert, ist dann die geänderte>Spannung am Ausgang sofort verfügbar oder erst mit Verzögerung (und wenn>ja hängt diese von der Größe des Widerstandes ab?).
Die Ausgangsspannung braucht eine gewisse Zeit, um auf den neuen Wert
einzuschwingen und zwar um so länger, je weiter der vom alten Wert
abweicht. Wenn sie das geschafft hat, ist die erstmal noch nicht genau
getroffen, sondern es bedarf noch der "Settling Time", um auf eine
bestimmte Genauigkeit einzuschwingen. Beide Werte findest du gewöhnlich
im Datenblatt.
>Von welchen Größenordnungen reden wir hier, sprich ist das überhaupt>etwas was man berücksichtigen müsste?
Das kommt auf deine Anwendung an. Der TL071 hat beispielsweise eine Slew
Rate von 13V/µsec, braucht also rund 1µsec für einen 13V Spannungssprung
am Ausgang. Die "Settling Time" ist noch mal rund 1...2µsec.
>Eigentlich erstmal nur eine ganz einfache non-inverting DC gain>Schaltung für ein kleines Sensorsignal einer Fotodiode.
Das ist jetzt aber kein klassischer Transimpedanzverstärker...
>2 kOhm als Gegenkopplung im Transimpendazverstärker sagt doch wohl>genug.
"Transimpedanzverstärker" heißt zunächst nur, daß ein Eingangstrom in
eine Ausgangsspannung umgewandelt wird. Die Größe des
Feedback-Widerstands hängt dabei völlig von der Anwendung ab und kann
durchaus nur wenige kOhm betragen, beispielsweise bei
Elementarteilchendetektoren mit kurzer Shapingzeit. Im Anhang ist ein
MB43468 zu sehen, der mit rund 20kOhm arbeitet.
Hi, Marko.
Such mal nach der Application Note AN-1803 von National Semiconductor.
Dort wird auf die Problematik mit der Bandbreiten eingegangen.
Christian
>"Transimpedanzverstärker" heißt zunächst nur, daß ein Eingangstrom in>eine Ausgangsspannung umgewandelt wird.
Es sagt, daß dieser Anwendungsfall (2k) beim Transimp. unproblematisch
ist. Problematisch wird es erst, wenn hohe Vertärkung und schnelle
Signale zusammenkommen. Das wollte ich damit sagen. Trotzdem kann das
Problem nicht als nicht existent dargestellt werden, weil man vermutet,
daß der TE wenig verstärken könnte. Hier geht es um das Begreifen der
Zusammenhänge und die sind in jedem Fall die Gleichen.
>Es sagt, daß dieser Anwendungsfall (2k) beim Transimp. unproblematisch>ist. Problematisch wird es erst, wenn hohe Vertärkung und schnelle>Signale zusammenkommen. Das wollte ich damit sagen. Trotzdem kann das>Problem nicht als nicht existent dargestellt werden, weil man vermutet,>daß der TE wenig verstärken könnte. Hier geht es um das Begreifen der>Zusammenhänge und die sind in jedem Fall die Gleichen.
Eine Simulation kann da sehr hilfreich sein. Was nämlich oft
unterschätzt wird, ist die teilweise beachtliche Detektorkapazität, die
gerade bei kleinen Feedback-Widertänden problematisch werden kann.
