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
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Verschoben durch Admin
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.
Marko T. (Gast), Von welcher Geschwindigkeit und welcher Lichtleistung reden wir denn ?
@Lukas 2 kOhm als Gegenkopplung im Transimpendazverstärker sagt doch wohl genug.
>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.
Oder hier im Anhang. So einfach ist das Thema TIA nicht
Als Alternative bei Photodioden kann man einen switched Integrator nehmen, z. B. bei einer PSD, wo das Rauschen eines TIA zu hoch ist.
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