Hi, ich versuche eine Laserharfe zu bauen. Dafür möchte ich die Reflektionen mit einer Photodiode messen, mit einem Transimependanzverstärker verstärken und in Spannung umwandeln und schließlich mit einem Schmitt-Trigger einem eindeutigem Wert zuordnen. Ist die Photodiode auf dem Plan richtig herum gepolt, um einen negativen Strom zu erzeugen, der dann durch den TIV in eine pos. Spannung umgewandelt wird? Und ist ansonsten die Schaltung richtig?
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Die Diode schon. Nur bei beiden Opamps musst du + und - Eingang vertauschen.
Oh, vielen dank, dass hatte ich komplett übersehen... Aber ansonsten müsste das funktionieren? Welchen Mode sollte ich beim TLC 271 über das Bias einstellen? Ich möchte eine Frequenz von einigen kHz messen. Auf die genauigkeit kommt es nicht so stark an, ich vereinfache die ja sowieso. Link: http://www.reichelt.de/index.html?&ACTION=7&LA=3&OPEN=0&INDEX=0&FILENAME=A200%252FTLC271%2523TEX.pdf Und kann ich die Offset-Spannung auch über ein 50kOhm anstatt eines 25kOhm Potis wie im datenblatt steht einstellen?
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1. Wenn man nur eine Versorgung hat, dann kann man nicht sinnvoll 0V Ausgangsspannung erreichen. In deiner Anwendung brauchst du zum Glück die 0V am Ausgang gar nicht. 2. Es ist unnötig den Offset abzugleichen. Lass den Abgleich weg. 3. Der OP07 taugt nicht für 5V und ist sinnlos teuer für diese Anwendung. 4. Nimm einen TLC272. Da hast du beide Opamps in einem Gehäuse. Das spart Platz. 4. Vergiss nicht einen Kondensator mit mindestens 100nF zwischen dem V+ Anschluss und dem Masse-Anschluss am Opamp einzubauen. Im Anhang siehst du die Simulation mit LTspice. LTspice ist ein kostenloses SPICE-Programm für die Simulation. Mit den angehängten Dateien kannst du auch selber "mitsimulieren" nachdem du diese in ein beliebiges Verzeichnis kopiert hast.
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Vielen Dank für die Antwort, anstatt des TLC 272 würden ja eigentlcih auch 2 TLC 271 gehen, auch wenn die mehr Platz brauchen? Die habe ich nämlich bereits. Und vielen Dank für den Tipp mit LTspice. Sebastian
Ja das sind die gleichen. Im TLC271 ist halt einer drin, im TLC272 zwei. Da du schon TLC271 hast, wirst du natürlich die nehmen.
Fslls Du die Schaltung aufbaust, wirst Du einen Oszillator haben. Grund: OPV dreht 180 Grad Durch die Frequenzkompensation weitere 90 Grad Durch RC (Poti und Sperrschichtkap. der Fotodiode) weitere Grade und die Phasenreserve ist weg.
max-xxx schrieb: > Durch RC (Poti und Sperrschichtkap. der Fotodiode) weitere Grade Ich würd ja sagen, dass durch den TIA die Photodiode im Kurzschlussbetrieb ist da sie ja nicht vorgespannt wird. Damit fallen schonmal ein paar weitere Grade wieder raus die der Phasenreserve zugute kommen ;)
Sebastian schrieb: > Und ist ansonsten die Schaltung richtig? Wenn du in solch einer Schaltung ein Poti einbaust, solltest du dir immer gut überlegen, was passiert, wenn du es, ggf. aus Versehen, an den 0Ω-Anschlag drehst. Je nach Schaltung und Impedanz der Quelle kann das schnell mal zu magischem Rauch oder extremem Unverständnis bei den beteiligten Baugruppen führen.
Mike schrieb: > Sebastian schrieb: >> Und ist ansonsten die Schaltung richtig? > > Wenn du in solch einer Schaltung ein Poti einbaust, solltest du dir > immer gut überlegen, was passiert, wenn du es, ggf. aus Versehen, an den > 0Ω-Anschlag drehst. Je nach Schaltung und Impedanz der Quelle kann das > schnell mal zu magischem Rauch oder extremem Unverständnis bei den > beteiligten Baugruppen führen. Die Idee, dass man sich immer überlegen soll was passiert wenn ein Poti zum Extremwert kommt, ist eigentlich ganz gut. Wie sich aber in diesem Fall magischer Rauch entwickeln soll ist mir (und anderen sicher auch) nicht ganz klar wird doch dabei lediglich der Transimpedanzwandler überbrückt was diesen nicht mal juckt, geschweige denn kratzt.
max-xxx schrieb: > Fslls Du die Schaltung aufbaust, wirst Du einen Oszillator haben. Falls das wirklich zutrifft, wie könnte ich da Abhilfe schaffen? Helmut S. schrieb: > Nur bei beiden Opamps musst du + und - Eingang > vertauschen. Ich habe mir die Schaltung gerade noch einmal angeguckt, der Schmitt-Trigger ist nicht-invertierend und darum wird doch beim zweiten OPV der nicht-invertierende Eingang angesteuert, oder nicht?
Ja dein Schaltplan beim zweiten Opamp ist richtig, falls das ein Komparator mit Hysterese werden soll.
Hallo zusammen, ich habe die Simulation von Helmut S. mit Multispice versucht nachzubauen..Soweit scheint das auch zu klappen, leider gibt es hierbei Abweichungen bei den Messwerten...Also nach der Formel Ua =-I*R klappt das nur in annähernd. Diese Schaltung wollte ich nun mit Eingangsströmen von bis zu 2 µA verwenden...aber dabei kommen nur unverständliche Werte raus. Den Strom liefert hier eine Photodiode BPW 34. Könnte mir evtl. jemand bei den notwendigen Modifikationen behilflich sein? Danke
Wie schon gesagt, es liegt am Eingangsstrom des OpAmps. Nimm da einen Richtigen. Und entweder unipolar speisen und dann gegen Spannungshalbe arbeiten, oder Bipolar und dann gegen Null.
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Danke für die schnelle Antwort...habe den Thread hoffentlich aufmerksam gelesen und daraufhin den OP TLC 272 oder auch TLC 271 CP ausgewählt und ihn einseitig mit 5V Versorgungsspannung beschaltet....leider nicht mit dem gewünschten Erfolg...Wo ist da mein Denkfehler?
50mV bei 1uA sind doch ok. Wie liegt die Speisung bezueglich dem GND ? Aber dass der Output nur bis 2V and die positive Spannung herankommt wurde im Datenblatt gelesen ? Was spricht denn gegen einen RRIO ? zB einen MCP606 ?
Das der TLC 272 dieses Spannungsfenster beinhaltet, habe ich dem Datenblatt hoffentlich! richtig entnommen. Deinen genannten Vorschlag kenne ich schlicht und ergreifend nicht. Im Prinzip kommt es mir vorrangig aud die Linearität zwischen Strom und Spannung an... Was meinst du mit der Spannung gegen Ground?? VG
Die 5V sind floating, haben keinen GND Bezug ? Also eine Batterie ? Die Linearitaet ist gegeben durch den Widerstand und eingehalten bei einem hinreichend kleinen Eingangstrom.
Solange das 5V Netzteil keinen Bezug zu GND hat wird das nichts, weder in der Simulation noch in der realen Schaltung. Gehe hin und "erde". Am Eingang hilft dir rail to rail nichts, aber mit rail to rail am Ausgang könntest du eine höhere Ausgangsspannung erreichen (fast 5V statt 3V).
Sorry, das mit dem Floating sagt mir so nichts.:-( Mein Strom dürfte 2 µA vermutlich nicht überschreiten und die Spannung soll später aus einem Schaltnetzteil bis max. 12 V kommen..... Ich bin für jeden Gedankenanstoß dankbar
Deine 5V-Quelle muss direkt an Masse(alternative Namen sind GND, ground, 0V) gelegt werden. Mach das jetzt und zeig die neue Schaltung. Das nächste Problem ist dann, dass kein Single Supply Opamp wirklich 0V am Ausgang kann. Das braucht man, wenn man auch ganz wenig Licht detektieren möchte.
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Die Vorschläge im Forum sind sehr hilfreich....danke schon einmal
Zum Thema ganz wenig Licht detektieren : Ziel meiner Schaltung soll es sein, farbige wässrige Lösungen zu differenzieren. Das heißt....unterschiedliche Farbnuancen mittels "Trübungsmessung" eindeutig zu unterscheiden und diese Werte später für den Arduino nutzbar zu machen. Für mich heißt das, diese sehr kleinen "Lichtunterschiede" mit der BPW zu detektieren... Welche praxisnahe Möglichkeit habe ich ohne eine symmetrische Spannungsversorgung des OP bis nahezu Null zu messen?
Ganz einfach den +Eingang des Opamp auf z. B. 100mV legen. Dann wird der Nullpunkt am Ausgang auch +0,1V.
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OK, das probiere ich als nächstes. Womit ich noch immer ein Problem habe ist folgendes: Mein max. Strom wird so in etwa bei 1 µA liegen.....die dazugehörige Messspannung liegt dann bei Ua bei ca. 123 mV. Halbiere ich nun den Eingangsstrom auf 0.5 µA würde ich nun eine Ausgangsspannung von ca. 61,6 mV erwarten....Stichwort "Linearität"....er liegt messtechnisch jedoch bei 103 mV !! Ich kann mir dieses Ergebnis nicht erklären...... Wie bekomme ich nun einen proportionalen Verlauf in meine Schaltung !
Leg endlich den +Eingang auf 0,2V. Stichwort Spannungsteiler: 5v---100kOhm--o--4.7kOhm--0V
Leg endlich den +Eingang auf 0,2V oder eben so viel wie dein Opamp mindestens benötigt (Datenblatt lesen). Dann stimmt auch die Linearität. Stichwort Spannungsteiler: 5V---100kOhm--o--4.7kOhm--0V
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So ?? Wenn ja, dann bin ich noch nicht weiter!
Hier ist das Datenblatt...ich glaub, ich bin zu blöd dazu http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/125000-149999/147567-da-01-en-TLC272CP.pdf
All meine Versuche, den Strom und Spannungsverlauf linear zu gestalten verlaufen erfolglos !
In deinem Letzten Bild hast du doch geschrieben: I=0uA -> 223mV I=1uA -> 323mV Das sind doch genau 100mV Differenz Was will man mehr!
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Ich denke, ich habe mich da falsch ausgedrückt.. Gebe ich einen "Dioden"Strom von 1µA rein.... dann erhalte ich an Ua eine Spannung von 323mV..
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Halbiere ich nun den Eingangsstrom auf 0,5 µA so würde ich nun die Hälfte von 323 mV erwarten...also etwa 161,5 mV. Die Messung ergibt aber 274 mV ? Aber wieso ? Und was dagegen unternehmen ?
1,0uA*100kOhm = 100mV +223mV = 323mV 0,5uA*100kOhm = 50mV +223mV = 273mV Diesen Offset von 223mV musst du in deiner späteren digitalen Verarbeitung halt abziehen. Das macht heute jeder so. An der zusätzlichen Subtraktion "stirbt" kein Mikroprozessor.
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Maik K. schrieb: > Halbiere ich nun den Eingangsstrom auf 0,5 µA so würde ich nun die > Hälfte von 323 mV erwarten...also etwa 161,5 mV. > Die Messung ergibt aber 274 mV ? Na das paßt doch! Du hast falsch gerechnet, da du den zuvor eingebrachten Offset nicht abgezogen hast! Den mußt du natürlich stets berücksichtigen und von jeder Ausgangsspannung abziehen, bevor du den Wert weiterverwendest. Also bei 100k Gegenkopplungswiderstand hast Du pro µA Diodenstrom 100mV Ausgangsspannung. PLUS den festen Offset von 223 mV. 1µA Eingangsstrom -> 323mV Ausgangsspannung minus 223mV Offset = 100mV. 0,5µA Eingangssrom -> 274mV Ausgangsspannung minus 223mV Offset = 51mV. Der Wert paßt auf 1mV genau. Wenn du jetzt noch die Offsetspannung konstant halten würdest, fiele diese Abweichung weg. Im Zweifelsfalle den Spannungsteiler am + Input etwas niederohmiger machen... Wenn du den Offset vermeiden willst (also zu 0mV haben möchtest) bleibt dir nur eine duale Stromversorgung des OpAmps mit z.b. +/-5V.
Ah, hier kommt das Thema Offsetspannung also ins Spiel.... hmm,, konnte mit diesem Begriff bisher nicht wirklich viel anfangen, geschweige denn das ich ihn im Datenblatt finden konnte. Hatte gehofft den Spannungswert direkt ablesen, verstärken und im µC direkt weiterverarbeiten können. Kann man diesen Offset nicht mit Schaltungsänderungen im Vorfeld ausgleichen ?
Maik K. schrieb: > Kann man diesen Offset nicht mit Schaltungsänderungen im Vorfeld > ausgleichen ? Wie ich bereits schrieb: Nur, wenn du den OpAmp mit einer symmetrischen Stromversorgung versiehst. Denn dann ist die Mitte zwischen beiden Betriebsspannungen die Bezugsspannung von 0V und die 0V liegen sowohl im Eingangs- als auch im Ausgangsspannungsbereich des OpAmps. Tun sie bei einfacher Stromversorgung natürlich nicht, so daß du den besagten Offset brauchst, damit der Ausgang stets in seinem zulässigen Aussteuerbereich bleibt.
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Ok, hab das mal versucht....im großen und ganzen weitesgehend linear....aber immer noch mit Abweichungen !!! Oder hab ich was übersehen ??
Warum ist die Offsetschaltung schon wieder weg? Lass die endlich drin. Es soll Mikroprozessoren geben die subtrahieren können. Vielleicht ist das aber auch nur ein Märchen der Prozessorhersteller ....
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@Helmut.. hatte den Offset schon mal drin ( siehe Bild ) Aber es kommen mit Offset und symmetrischer Spannungsversorgung vom OP nur komische Ergebnisse raus... Ich vermute mal blind, das der Offset jetzt nicht mehr bei 223 mV liegt und der Spannungsteiler geändert werden muß, gell ?
Oh Entschuldigung. Ich hatte übersehen, dass du jetzt eine symmetrische Versorgung hast. Da macht natürlich die Offsetschaltung keinen Sinn mehr.
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Es funzt.... ich bin begeistert! Vielen Dank für die tolle Hilfe !!!!!
@Helmut Habe jetzt eine symmetrische Spannungsversorgung und die kleinen Spannungsdifferenzen am Ua mit einem deutlich kleineren Spannungsteiler ( siehe Bild ) hoffentlich in einen linearen Zusammenhang gebracht !! Zumindest sieht es so aus.... Ich hoffe die Offsetgeschichte und -/+ Us beim OP heben sich nicht auf und ich habe nur eine Art dummen Zufall entdeckt !
Du brauchst gar keine Offsetschaltung es sei denn du willst die Offsetspannung hardwaremäßig korrigieren damit ohne Eingangsstrom exakt 0V herauskommen. Da müsstest du aber bis zu +/-10mV anlegen je nach Exemplar(0pamp-Offset).
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Ja, das hätte ich den Worten von Thorsten Sch. auch so entnommen....habe jetzt aber wie im Bild zu sehn sehen, die minimale Abweichungen bei den gewählten Komponenten mit U= knapp 2 mV am + Eingang des OP "kompensiert" ....zumindest sieht es aus....
Maik K. schrieb: > Ja, das hätte ich den Worten von Thorsten Sch. auch so entnommen....habe > jetzt aber wie im Bild zu sehn sehen, die minimale Abweichungen bei den > gewählten Komponenten mit U= knapp 2 mV am + Eingang des OP > "kompensiert" ....zumindest sieht es aus.... Nun, bleibt die Offsetspannungsdrift, die steht auch im Datenblatt.
jo, der TLC272CPW hat laut Datenblatt eine Eingangs-Offsetspannung von maximal 10mV. Das Simulationsprogramm hat in der Schaltung hier Beitrag "Re: Fotostrom digitalisieren" offensichtlich den typischen Wert aus dem Datenblatt verwendet: 1,1mV Bei so kleinen Meßspannungen muß man den Offset kompensieren, in der praktischen Schaltung wird das mit einem festen Spannungsteiler (100k / 22R) so nicht funktionieren, da nimmt man üblicherweise einen Spannungsteiler, der mit einem Trimmpoti von -10mV .. +10mV einstellbar ist. Denn die tatsächliche Offsetspannung hängt vom Exemplar des OpAmps ab und muß individuell kompensiert werden. Das wäre bei +/-5V Versorgung z.B. 24k von +5V auf ein 100R-Trimmpoti, und 24k vom anderen Ende des Trimmpotis nach -5V. Der Schleifer kommt dann (mit einem Abblock-C gegen GND an den +Input vom OpAmp und gestattet den Offset Abgleich von -10mV..+10mV.
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wenn du den TLC277C statt des TLC272C nimmst, der hätte nur eine maximale Eingangs-Offsetspannung von 500µV. Vielleicht wäre der ja schon ohne Abgleich genau genug...
> Das wäre bei +/-5V Versorgung z.B. 24k von +5V auf ein 100R-Trimmpoti,
und 24k vom anderen Ende des Trimmpotis nach -5V.
Der Schleifer kommt dann (mit einem Abblock-C gegen GND an den +Input
vom OpAmp und gestattet den Offset Abgleich von -10mV..+10mV.
So einfach geht das nicht, da die -5V nie exakt gleich groß wie die +5V
sind.
Ich empfehle weiterhin einen bestimmten Grundoffset, da der A/D Wandler
wahrscheinlich auch nur positive Spannungen kann. Die eigentliche
Korrektur macht dann der Mikroprozessor.
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Hmmm...nachdem die erste Hürde gemeistert ist bleibt die Frage nach der symmetrischen Spannungsversorgung für den OP ... eigentlich sollte doch die Schaltung so funktionieren,oder?
Das geht überhaupt nicht. Du brauchst eine aktive Schaltung die Strom liefern und aufnehmen kann bei Ub/2. Es gibt dafür ein IC von TI. Allerdings brauchst du auch Low-Drop-Regler da du nur 1V Spannungsabfall am Regler haben wirst. Alternative: Aus +12V mit DC/DC -xxV machen oder ein Netzteil nehmen das dir auch eine negative Spannung mitbringt. Wie man sieht ist so eine +/- Versorgung immer etwas aufwendiger.
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Der DC DC Wandler ist sicherlich ein recht bequemer Weg, aber die Kombi von zwei verschiedenen Spannungsreglern wird in diesem Zusammenhang immer wieder genannt... das verwirrt und klang doch so plausibel
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