Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik PD+TIA-Schaltung: Ausgangsspannung


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von Frame (Gast)


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Moin,

habe folgende Schaltung (Anhang) aufgebaut. Wenn ich Licht auf die PD 
gebe, verhält sie sich wie ich es erwarte:

Kathode am - Eingang des OPV => U_out=positiv
Anode am - Eingang des OPV => U_out=negativ

Wenn ich die PD nun aber abdunkle, hätte ich erwartet das ich den 
Dunkelstrom messen kann, mit auch jeweils positiver oder negativer 
Ausgangsspannung am TIA.

Es sind aber IMMER -30mV, egal wie rum ich die PD verdrahte. Wieso?

Die PD ist eine SP101, urqalt das Teil, ich glaube die wurde noch in der 
DDR gefertigt :). Daher ist das Datenblatt relativ überschaubar.

von Achim S. (Gast)


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du misst nicht den Dunkelstrom der Diode sondern den (viel größeren) 
Bias-Strom deines OPV (3µA)

von Frame (Gast)


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Ahhh Danke :) D.h. ich werde mit diesem OPV niemals den DC von der SP101 
messen können. Was ist den der Dunkelstrom der Diode, ist er aus dem 
Datenblatt ersichtlich? Ir=100nA???

von Max H. (hartl192)


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Wenn du vom + Eingang auf Masse auch einen 10k Widerstand schaltest, 
kompensiert das den bias-Strom bis auf den offset Strom.

Der MCP606 z.B. hat einen bias Strom <80pA

: Bearbeitet durch User
von Achim S. (Gast)


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Frame schrieb:
> Was ist den der Dunkelstrom der Diode, ist er aus dem
> Datenblatt ersichtlich? Ir=100nA???

die 100nA sind der Grenzwert bei unbeleuchteter Diode und bei 20V 
Sperrspannung. Bei 0V und bei Raumtemperatur wird der Dunkelstrom 
voraussichtlich noch mal viel kleiner sein.

von Achim S. (Gast)


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Achim S. schrieb:
> die 100nA sind der Grenzwert bei unbeleuchteter Diode und bei 20V
> Sperrspannung. Bei 0V und bei Raumtemperatur wird der Dunkelstrom
> voraussichtlich noch mal viel kleiner sein.

Edit: die 100nA sind schon für Raumtemperatur angegeben. Also umgekehrt: 
bei höheren Temperaturen wird der Dunkelstrom wesentlich größer sein.

von Frame (Gast)


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Danke Leute!

von Frame (Gast)


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Doch noch ne Frage: Was ändert sich eigentlich, wenn ich parallel zu Rf 
noch'n C schalte? Sieht man ja oft. Welche Funktion hat er, 
Stabilisierung?

von Erklärer (Gast)


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Frame schrieb:
> Doch noch ne Frage: Was ändert sich eigentlich, wenn ich parallel zu Rf
> noch'n C schalte? Sieht man ja oft. Welche Funktion hat er,
> Stabilisierung?

Das ist einfach: Überlege Dir, wie sich der Kondensator bei tiefen und 
hohen Frequenzen verhält:

Für tiefe Frequenzen stellt er einen hohen Widerstand dar. Für hohe 
Frequenzen stellt er einen niedrigen Widerstand da.

Du hast also eine Parallelschaltung von einem festen Widerstand und 
einem frequenzabhängigen Widerstand.

Der Rest sollte klar sein, oder? Der Kondensator parallel wirkt als 
Tiefpass.

von Achim S. (Gast)


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wenn dich der Sachverhalt genauer interessiert, dann schau dir z.B. die 
Seiten 4.57 des folgenden Dokuments an (und ein paar Seiten davor und 
danach)

http://www.analog.com/library/analogdialogue/archives/39-05/Web_Ch4_final.pdf

In Kürze zusammengefasst: ein "Problem" bei Fotodiodenverstärkern ist 
die Kapazität die Fotodiode. Diese kann den TIA instabil machen. Aber 
selbst wenn er stabil läuft erhöht sie in bei hohen Frequenzen den Noise 
Gain des TIA (und damit das Rauschen des Ausgangssignals).

Ein richtig dimensionierter Rückkoppelkondensator hält den Verstärker 
stabil und begrenzt den Anstieg des Noise Gains bei hohen Frequenzen. 
Wird C zu groß gewählt, dann limitiert er die Signalbandbreite des 
Detektors.

von Frame (Gast)


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Habe die Schaltung jetzt mit einem 10k am +Eingang getestet um den Bias 
Current zu kompensieren.

Sieht deutlich besser aus, allerings ist mir immer noch nicht klar wie 
sich die Ausgangsspannung nun ergibt...

Folgende Ausgangsspannungen kann ich messen:

Kathode an GND: 1.2mV
Kathode an -IN: 2.78mV

Bedeutet das das ich eine Überkompensation vorgenommen habe, da durch 
Toleranzen (1%) der Widerstände Rbias z.B. etwas größer als RF ist?

Der MCP606 ist bestellt, aber noch nicht da :)

Noch eine andere Frage: Um eine präzise Messschaltung zu bekommen, muss 
ich auch die Offset-Spannung kompensieren, korrekt?

von Frame (Gast)


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Achso: Könnte einer der Admins bitte den Thread ins richtige Forum 
(Analogtechnik) schieben?! DANKE!

von Frame (Gast)


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Push :)

von Michael (Gast)


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Frame schrieb:
> Noch eine andere Frage: Um eine präzise Messschaltung zu bekommen, muss
> ich auch die Offset-Spannung kompensieren, korrekt?

Es reicht, wenn du ihn kennst. Wenn du einen Chopper vor der PD 
verwenden kannst oder eine gepulste Lichtquelle, kannst du den Offset 
direkt vom Meßsignal trennen.

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