Hey, ich würde gerne meine Photodiode mit einer Vorspannung betreiben um deren Kapazität zu reduzieren. Mit 5V Vorspannung erhalte ich etwa 5pF. Vorher waren es 50pF (SFH250V). Allerdings traue ich den Messwerten noch nciht so recht. Ich stelle es mir in etwa so vor: 5V->Diode in Sperrrichtung-> -IN des OPAMPs. Restliche beschaltung wie gewohnt. 1M oder 10M zum Rückkoppeln (evtl mit zusätzlichen Kondensator) und +IN auf Masse. Oder muss ich 5V->Diode i.Sperrr. ->Widerstand->Masse schalten und die Spannung am Widerstand mit einem normalen OP verstärken? Ist das nicht eher die "unelegante" Lösung? Die normale Transimpedanzwandler-Schaltung liefert mir leider einen permanenten Spannungsdrift, der sich eifnach nicht in den Griff bekommen lässt. Ursprünglich war es ein OPA380. Zu testzwecken nutze ich derzeit den LM2902. Habe auch noch andere OPs mit niedrigen Eingangsstrom vorliegen. Ich wunder mich ohnehin warum die Spannung driftet! Nach 30min sinkt die Ausgangsspannung um etwa 5,5%. Nach 15Std um 8,5%. Ist eine e-Funktion und lässt sich jederzeit erneut rekonstruieren. Hat wer von euch eine Ahnung warum die Spannung wegdriftet? Habe einfach mal die Kapazität der Photodiode mit der Eingangsimpedanz des OPA380 multipliziert, was eine Zeitkonstante von 8,33min entsprach. Aber wäre das überhaupt eine Erklärung?! Wie kann es sein, dass der dafür geeignete OPA380 mit einer ganz normalen beschaltung dennoch driftet..... Steffen edit: Danke fürs verschieben. Der nachgeschaltete uC spielt wahrhaftig keine Rolle
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Es geht schon der normale TIA, so wie im 1. Vorschlag. Der OP braucht aber ggf. eine Bipolare Spannungsversorgung. Für die Drift gibt es verschiedene mögliche Ursachen. Wenn die Schalung im Prinzip geht, sollte das nicht die Zeitkonstante aus Diodenkapazität und Eingangswiderstand sein. Möglich wäre z.B. die Drift durch die Erwärmung des OPs: entweder direkt über den TK des Offsets, oder ggf. beim 10 M Widerstand über den Leckstrom. Der OPA380 ist recht schnell - wenn man die Geschwindigkeit nicht braucht, ist eine langsamerer OP eher einfacher vom Schwingen abzuhalten. Den Kondensator in der Rückkopplung wird man vermutlich schon brauchten, ggf. auch nur 1 pF. Wie schneller muss der Verstärker denn werden, und wie viel Licht ist zu erwarten ?
>Nach 30min sinkt die Ausgangsspannung um etwa 5,5%. 5,5% von was? >Wie kann es sein, dass der dafür geeignete OPA380 mit einer ganz >normalen beschaltung dennoch driftet..... Welcher Opamp jetzt? Der LM2902 oder OPA380?? >Oder muss ich 5V->Diode i.Sperrr. ->Widerstand->Masse schalten und die >Spannung am Widerstand mit einem normalen OP verstärken? Nein, der klassische TIA sollte natürlich verwendet werden. Steffen, hattest du nicht gerade einen Thread zu diesem Thema? Warum erwähnst du ihn nicht hier? Steffen, bitte zeige uns einen VOLLSTÄNDIGEN Schaltplan der AKTUELLEN Schaltung und gib ganz konkrete Meßergebnisse zu DIESER UND NUR DIESER SCHALTUNG an!!
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Bei dieser Schaltung driftet die Spannung bereits. Der zusätzliche Kondensator im rückkoppelzweig kann man sich sparen, da der 10M bereits genügend streukapazität hat. habe ihn aber dennoch mal testweise eingelötet. Keine Änderung.. Die 5,5% beziehen sich auf den anfangswert von etwa 3,6V. Somit fiel die Spannugn auf etwa 3,4V. Die gezeigte Schaltung wurde mit dem OPA380 aufgebaut. Die Kennlinien zeigen, dass sich der Verlauf rekonstruieren lässt. Allerdings muss man etwa 10min warten. Ansonsten startet die Messung bei einer niedrigeren Spannung und erreicht schneller einen recht stabilen Wert. Die Werte an der y-Achse sind äuivalent zu den erwähnten 3,6V. Die Verstärkung wurde lediglich geändert. Den Drift habe ich auch bei einer Rückkopplung von lediglich 10k. Zur Schaltung: Also 5V->Photodiode in Sperrrichtung-> -IN ?? Bipolare Beschaltung würde mir eher wneiger in den Kram passen, da der Wert noch auf nen ADC gehen soll...Sollte der Wert dann mal positive und auch negfative Werte erreichen, wäre das eher unpraktisch... Sonderlich schnell muss die Schaltung nciht sein. Deshalb habe ich es ja auch schon mit anderen OPs probiert. edit: Zur Spannungsversorgung: Gehen auch andere, aber hab extra mal die Spannung gemessen: Diese driftet nicht. Also an der Versorgung liegt es nicht.
@ Steffen Jü (deldri) >Bei dieser Schaltung driftet die Spannung bereits. Ist die Temperatur konstant? Denn jeder TIA hat einen parasitären, nichtinvertierenden Verstärker, bestehend aus Shuntwiderstand der Photodiode und Rückkopplungswiderstand. Damit wird die Offsetspannung verstärkt. Und 10M sind schon ne Menge. Wenn jetzt der SHuntwiderstand der Diode durch Temperatureinflüsse schwankt, siehst du das als Drift. Hast du bei deiner MEssung die Diode auch WIRKLICH VOLLSTÄNDIG abgedunkelt? >Also 5V->Photodiode in Sperrrichtung-> -IN ?? Dann wird deine Ausgangsspannung negativ. Das will man oft nicht. Besser ist eine negative Vorspannung von -5V, dort wird dann die Anode angeklemmt. >Bipolare Beschaltung würde mir eher wneiger in den Kram passen, da der >Wert noch auf nen ADC gehen soll...Sollte der Wert dann mal positive und >auch negfative Werte erreichen, wäre das eher unpraktisch... Quark. Der OPV, braucht ggf. eine bipolare Versorgung. Wenn es aber ein Typ ist, der am Eingang und Ausgang nahe 0V arbeiten kann (Rail to Rail), braucht er nur eine positive Versorgung. Die Angaben findet man im Datenblatt, Input Common Mode Voltage bzw. Output Volltage Range. Vielleicht ist es aber auch Dreck/Flußmittel auf der Platine, welcher mit Luftfeuchtigkeit einen variablen, undefinierten Widerstand bildet. Bei solchen hochohmigen Aufbauten MUSS man sehr sauber arbeiten.
Dass es VOLLKOMMEN abgedunkelt ist kann ich nicht sagen. Der sensor liegt in einem karton unter dem Tisch. Nicht sonderlich professionell aber zwecksdienlich. Schmutz auf der Platine kann ich mir nciht vorstellen. Schließlich wurde der Sensor als SMD und mit normaler Durchsteckmontage aufgebaut, mehrmals neu verdrahtet und der Drift war immer da. 10M sind viel..Ja..Aber wie gesagt existiert der Drift auch bei niedrigeren Widerständen.. Temperatur ist konstant. Habe das Ding auch in der Wärmekammer getestet. Selsbterwärmung müsste in etwa 0 sein. Der OP ist unbelastet und nimmt kaum Strom auf. Wenn ich -5V -> Anode -> Kathode -> -IN aufbaue: Muss ich dann nciht negative nd positive Spannungen am Ausgang erwarten, je nachdem wie stark die beleuchtung ist?!
habe grad nochma die temperatur des OPAMPs genauer unter die lupe genommen..messbar ist es kaum.. Aber während die Spannugn die ganze zeit nach unten driftet,so mekr eich bei einsatz von kältespray und auch vom ganz normalen pusten bereits, dass die spannung steigt und kurz darauf wieder fällt, wnen ich aufhöre zu pusten.. Warum hat der OP überhaupt eine derart hohe stromaufnahme (40mA)? Da lässt sich doch dran packen,oder? :) gibt es einen opamp mit niedrigen eingangsstrom der für die schaltung gut verwendbar ist und eine interne temperaturkompensation hat oder halt einen wirklich sehr geringen drift??
@ Steffen Jü (deldri) >Schmutz auf der Platine kann ich mir nciht vorstellen. Schließlich wurde >der Sensor als SMD und mit normaler Durchsteckmontage aufgebaut, >mehrmals neu verdrahtet und der Drift war immer da. Ja und? Beide Male nicht gereinigt! >Wenn ich -5V -> Anode -> Kathode -> -IN aufbaue: Muss ich dann nciht >negative nd positive Spannungen am Ausgang erwarten, je nachdem wie >stark die beleuchtung ist?! Wie sollte das passieren? Der Photostrom der Diode hat immer nur eine Polarität. Die negative Vorspannung erzeugt doch kein direktes Signal, was der OPV addiert.
@ Steffen Jü (deldri) >Warum hat der OP überhaupt eine derart hohe stromaufnahme (40mA)? Weil er wahrscheinlich schwingt oder du irgendwo einen Kurzschluß hast. >gibt es einen opamp mit niedrigen eingangsstrom der für die schaltung >gut verwendbar ist und eine interne temperaturkompensation hat oder halt >einen wirklich sehr geringen drift?? Dein Problem liegt woanders, der OPV ist es eher nicht.
>Warum hat der OP überhaupt eine derart hohe stromaufnahme (40mA)? Ich denke auch, daß da etwas Abartiges los ist, also Defekt oder Schwingung. Besorge dir mal einen besseren OPamp, z.B. den MCP601, und setze ihn in deine Schaltung ein. Probiere verschiedene Gegenkopplungswiderstände (rund 10k...10M) und nimm auch mal eine andere Fotodiode (z.B. BPW34). Dem Gegenkopplungswiderstand solltest du einen Cap von rund 68p parallelschalten. Schalte noch einen 100R Widerstand in Serie zum Ausgang und speise den 7805 von einer kleineren Spannung als 24V. Verwende statt des Caps am Versorgungsspannungsanschluß des OPamps ein RC-Glied von 100R und 100µF. So, jetzt MUSS die Schaltung aber wirklich funktionieren. Als nächstes kannst du jetzt die Schaltung in Richtung deines Entwurfes abwandeln. Halte immer kurz inne, mache gründliche Messungen, dann wirst du schon merken, wo etwas nicht stimmt.
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