Auslegung Transimpedanzverstärker für PWM-Aufnehme mit Photodiode

[heini (Gast)]

Hallo,

in Anlehnung an diesen Beitrag: 
Beitrag "Berechnung abfallende Spannung am Widerstand" möchte ich noch einmal einen 
neuen Tread erstellen, da der erste etwas unübersichtlich geworden ist.

Ich möchte das PWM-Signal einer LED-Lichtquelle darstellen, und dazu 
eine möglichst einfache Schaltung mit einem Transimpedanzverstärker 
aufbauen.
Als Vorlage stelle ich mir diese Schaltung vor: 
http://www.mikrocontroller.net/wikifiles/6/68/Photo_diode_tia.png

Die Auswertung erfolgt entweder an einem oszilloskop, oder einer 
PC-Messkarte mit ~500kS/s.

Bis jetzt verwende ich eine SFH206 Photodiode als Konstantstromquelle 
mit Arbeitswiderstand; Diese Schaltung scheint wegen der Grenzfrequenz 
aber zu langsam zu sein.

Die Frage ist jetzt, wie ich die o.g. Schaltung 
(http://www.mikrocontroller.net/wikifiles/6/68/Photo_diode_tia.png) 
dimensioniere, d.h. welche Werte haben Kondensator und Widerstand; wie 
wirken sich abweichungen der Idealwerte aus, wie groß ist der Spielraum, 
in dem ich bei nicht optimaler Wahl der Werte noch messen kann?

Über ein paar Tipps wäre ich sehr dankbar!
heini

P.S.: Bei meinem örtlichen Conrad gibt es zwei Typen des OPV vorätig: 
http://www.conrad.de/ce/de/product/174300/ und 
http://www.conrad.de/ce/de/product/176486/
Ist es unbedingt erforderlich die Schaltung so klein und sauber wie 
möglich als SMD-Schaltung aufzubauen (Störungen, Schwingen etc.), oder 
reicht es auch mit bedrahteten Teilen auf Lochraster? Wenn ja, welcher 
der beiden OPVs ist der richtige?

[micha (Gast)]

Eventuell ist das Projekt für Dich interessant ?

http://blackboard.serverpool.org/Projekte/Photoverst%C3%A4rker.html

[heini (Gast)]

micha schrieb:
> Eventuell ist das Projekt für Dich interessant ?

ja, so etwas sieht doch schon ganz gut aus, auch wenn ich noch nicht 
weiß, wie es funktioniert ;-)
Wenn ich einen LT6230-10 auftreiben kann, werde ich mal ein Layout 
erstellen - so freihändig auf Lochraster bekomme ich es wohl nicht 
hin....

Danke für den Link!

[heini (Gast)]

Ich habe mal ein ätzfertiges Layout erstellt, und alle Anschlüsse auf 
Klemmen gelegt. Wie wichtig sind die 9V? Läuft es auch mit 5V, und ist 
es wichtig, zwei getrennte Spannungsquellen zu haben?
Im Original soll der Kondensator (bei mir C3) zwischen 0,5pF und 2pF 
liegen. Da ich kein Kupferlackdraht zur Hand habe, würde ich einfach 
verschiedene 1206-Kondensatoren ausprobieren, müsste doch auch 
funktionieren, oder?

Ist das eigentlich eine so spezielle Schaltung, dass ich nicht sehr 
viele, andere Beispiele finde? Braucht man so etwas nicht auch z.B. um 
IR-Signale etc. aufzunehmen? Ich bin doch wohl nicht der einzige, der 
das braucht?

[heini (Gast)]

KAnn vielleicht noch jemand etwas dazu sagen, ob das so funktioniert?

[Falk B. (falk)]

@  heini (Gast)

>Ich habe mal ein ätzfertiges Layout erstellt,

Naja.

> und alle Anschlüsse auf
>Klemmen gelegt. Wie wichtig sind die 9V? Läuft es auch mit 5V, und ist
>es wichtig, zwei getrennte Spannungsquellen zu haben?

Man kann einen TIA auch mit nur einer 5V Quelle bauen. Aber ob der 
LT6230 so optimal hierfür ist? Klar, das ist ein High-Speed OPV, der 
macht schon richtig Ballett. Aber der will auch beherrscht sein. Und mit 
bis zu 10 uA (MIKRO-Ampere!) Eingangsstrom schluckt er verdammt viel, 
mehr als viele Photodioden an Strom liefern.

Ih würde ne Nummer kleiner anfangen und einfach mal ne etwas 
"harmloseren OPV verwenden. Ausserdem sollte man erstmal sagen, wie das 
PWM-Signal ungefähr aussieht. Frequenz? Anstiegszeiten? Pegel? DANN kann 
man über eine Dimensionierung des TIA nachdenken.

Wenn du sowieso nur mit 500 ksmps/s abtastetst, klingt das nach 
bestenfalls 100 kHz Bandbreite. Da reicht die Schaltung aus dem Wiki 
locker! Mach einfach R1 kleiner 100K sind auch recht viel.

http://www.mikrocontroller.net/articles/Lichtsensor_/_Helligkeitssensor#Konstantstromquelle_mit_Transimpedanzverst.C3.A4rker

>Im Original soll der Kondensator (bei mir C3) zwischen 0,5pF und 2pF
>liegen. Da ich kein Kupferlackdraht zur Hand habe, würde ich einfach
>verschiedene 1206-Kondensatoren ausprobieren, müsste doch auch
>funktionieren, oder?

Ist sogar besser.

>Ist das eigentlich eine so spezielle Schaltung, dass ich nicht sehr
>viele, andere Beispiele finde?

Nein, eher Standard.

[Stefan (Gast)]

Falk Brunner schrieb:
>>Im Original soll der Kondensator (bei mir C3) zwischen 0,5pF und 2pF
>>liegen. Da ich kein Kupferlackdraht zur Hand habe, würde ich einfach
>>verschiedene 1206-Kondensatoren ausprobieren, müsste doch auch
>>funktionieren, oder?
>
> Ist sogar besser.

Besser vielleicht, aber der Kupferlackdraht ist deutlich einfacher zu 
beschaffen als eine Auswahl 1206 Kondensatoren von 0,5 pF bis 2 pF.
In jedem nicht zu ordentlichen Haushalt sollte sich reichlich. 
Kupferlackdraht in ausrangierten Geräten finden (Lautsprecherspulen, 
Trafowicklungen, Ankerwicklungen von Elektromotoren...).
Das schrittweise Kürzen des verdrillten Kupferlackdrahtes geht auch viel 
schneller als das Austauschen der Kondensatoren.