Transimpedanz mit anschliessendem P-Regler

Mir hat mein Betreuer auf die Finger gehauen als ich den weggelassen 
habe. Stink normale Opamp Schaltung als Transimpedanzverstärker. 
Tausendmal aufgebaut ohne den Proportionalanteil der ja eh nur eine 
Verstärkung von 1 hat. Aber ich versteh nicht so ganz was dadran besser 
sein soll.


Stabileres Spannungssignal?

André R. schrieb:
> Aus welchem Grund hängt man an einem Transimpedanzverstärker häufig noch
> einen P-Regler mit Verstärkung von 1 hintendran?

Bei bestimmten Verhältnissen, kann man dadurch eine kleinere thermisch 
bedingte Offsetdrift erhalten, da der Transimpedanzverstärker dann trotz 
Laststrom keine Verlustleistungsänderung hat. Natürlich hat auch der 
Treiber(1-Verstärker) eine Verlustleistungsabhängige Offsetdrift aber 
dieser Effekt kann geringer sein, wenn das Verhältnis Rf/Rquelle groß 
ist.
Das Problem hat man besonders beim Einsatz von Germanium-Photodioden 
wegen deren niedrigem Innenwiderstand.
Man muss das einfach mal durchrechnen um zu sehen ob sich der extra 
Verstärker lohnt.

Habe ich in meinem Aufbau auch gemacht, aber ich habe den Ausgang des 
P-Reglers auf den Eingang meines Transimpedanzverstärkers gegeben, um 
Gleichlicht zu unterdrücken. Dadurch fängt man sich aber mehr Rauschen 
ein, was bei kleinen Signalen unerwünscht ist.

@ggg:
Genau das habe ich danach auch verfolgt. Ich hatte erst eine 
Transimpedanz von 56k drin und bin dann auf 2,2k runter. Den P-Regler 
konnte ich dann eliminieren, aber das nachverstärken ist noch wesentlich 
schlimmer was das Rauschen angeht. Denn man soll im 
Transimpedanzverstärker so stark verstärken wie nur möglich, weil das 
Rauschen hier nur mit der Wurzel der Transimpedanz ansteigt. (siehe 
Datenblatt OPA380 von TI). In den Verstärkern hintendran jedoch linear. 
Deshalb ist es geschickter die Transimpedanz so hoch wie möglich zu 
wählen und eine Gleichlichtunterdrückung zu nutzen.
Bei Nutzung von nur einer Signalfrequenz habe ich noch zwei andere 
Methoden:
Entweder ich Mische direkt in meiner Photodiode die Frequenz runter oder 
ich benutze einen Parallelschwingkreis direkt nach der Photodiode und 
eliminiere damit direkt das Gleichlicht. Das zweite wäre die Möglichkeit 
die ich auch schon mal probiert habe und sehr zufriedenstellend war.

Regli schrieb:
>>Aus welchem Grund hängt man an einem Transimpedanzverstärker häufig noch
>>einen P-Regler mit Verstärkung von 1 hintendran?
>
> Was meinst du denn mit P-Regler? Einen Invertierer, oder was?

Es geht um einen Spannungsfolger. Damit ist ein Verstärker mit 
Verstärkungsfaktor +1 gemeint. Das nennt man natürlich niemals einen 
P-Regler. In einem späteren Beitrag war dann aber doch wieder von 
irgendeiner Rückführung zur Gleichlichtunterdrückung die Rede. Ein 
Schaltbild wäre da sicher besser gewesen als 1000 Worte.

urs schrieb:
> So wahrscheinlich:
> Beitrag "TIA OPA380 mit Gleichlichtunterdrückung"

Da wird aber ein I-Regler verwendet.

Eigentlich reicht ein Spannungsfolger damit das ganze funktioniert. 
Jedoch habe ich den Kondensator so angepasst, dass der OP nicht anfängt 
zu schwingen. Der LT1815 schwingt nämlich ganz gerne.

Hier mal ein Beispielschaltplan von mir.

transimpedanz --> Tiefpass --> Proportionalglied

Regli schrieb:
> Eigentlich reicht schon der TIA...

Nicht wenn du eine sehr hohe Transimpedanz möchtest bei gleichzeitig 
viel Störlicht.

L5 ist einfach ein Ferritebead.

ggg schrieb:
> Ja. Das Thema hatten wir neulich hier diskutiert.
> Man versucht damit, den Gleichanteil zu unterdrücken, und nur den
> Wechselanteil zu verstärkern.
>
> Ist meiner Meinung nach aber Quatsch.
>
> Besser ist es, die Verstärkung des Transimpedanzverstärkers so hoch zu
> wählen, wie das Gleichlicht den Verstärker gerade nicht in die Sättigung
> bringt.
> Je höher die Verstärkung, je größer also der Widerstand, desto geringer
> das Rauschen.
>
> Dann mit einem Kondensator den DC Anteil unterdrücken.
>
> Und dann ggf in einer 2. Stufe weiter zu verstärken.
>
> Bisher konnte mir noch niemand sagen, welchen Vorteil diese Methode hat.
> Macht doch nur mehr Rauschen.

Und ich kenne es exakt anders rum: verstärke im TIA so viel wie möglich 
da das Rauschen mit einem mehrstufigem Aufbau immer größer sein muß. 
Ergo: wenn man die Verstärkung des TIAs maximal machen möchte, man 
sowieso mit AC Signalen arbeitet, dann sollte man mit einerm sogenannten 
"DC-Servo" arbeiten. Dh. man führt den DC Anteil zurück zum Eingang. 
Entweder mit Widerstand direkt an den Eingang wo die Photodiode liegt 
oder an den jeweils anderen Eingang an dem man normalerweise den 
Nullpunkt definiert. Je nachdem hat man dann einen invertierenden/nicht 
invertierenden Integrator für diesen DC Servo.

Das sich dann ergebenden Rauschen der Gesamtschaltung ist wesentlich 
geringer je mehr der TIA an Gain hat, und bei dieser AC Schaltung kann 
man also den DC Lichtanteil viel rauschärmer unterdrücken als bei deinem 
Vorschlag.

Gruß Hagen

Bitte schön, hab schon alles mal simuliert. Ist auf 25MHz abgestimmt, 
deshalb ist die Transimpedanz recht klein. Ab 3k erhöht sich die 
Verstärkung bei 25MHz nicht mehr (~60dB verstärlung). Hintendran habe 
ich noch einen Tiefpass 2. Ordnung mit einer 3db Grenzfrequenz bei 
~23MHz. Die Schaltung rauscht im Aufbau fast gar nicht. Ich hab 
hintendran zwei Verstärker gehabt mit jeweils 18dB. Die haben mir das 
SNR komplett vernichtet, obwohl die selber wenig rauschten. Das 
Verhältnis zwischen Rauschen und Verstärkung hat aber nicht gestimmt, 
die habe ich dann abgeklemmt und konnte ohne die kleinere Signale 
detektieren als mit.
Wenn man bei wesentlich kleineren Frequenzen arbeitet kann man mit der 
Schaltung glaub ich verdammt kleine Signale detektieren, weil man die 
Transimpedanz extrem hochschrauben kann (>100dB Vestärkung). Nur ab ca. 
10MHz geht das mit dem LT1815 nicht, da wäre ein anderer mit höherer 
Gain Bandwidth nötig.

Oder kann mir jemand verraten, wie ich die Verstärkung bei dem Aufbau 
bei 25MHz erhöhen kann?

Wie gesagt, das Datenblatt vom OPA380 erklärt schon einiges und zeigt es 
ganz schön mit Diagrammen.

Klar. Hier im Forum gibt es einen Thread dazu den ich verfolgt habe und 
gute Lösungen stehen:
Beitrag "Fotodiode Gleichanteil entfernen"
Die Schaltung lehnt sich sehr an Yalu X. Vorschlag an.

Teilweise auch vom OPA380 Datenblatt. Den Trick mit dem Tiefpass 2. 
Ordnung habe ich von dort. Ein bißchen simuliert und rumexperimentiert. 
Ich würde es jetzt aber anders machen. Für noch empfindlichere Signale 
im pA- oder nA-Bereich im zweistelligen MHz-Bereich würde ich mich mehr 
an die Radiotechnik orientieren.