Guten Abend,
ich möchte einen Impedanzwandler hinter eine Fotodiode schalten. Da nur
positive Spannungen verarbeitet werden, habe ich einen
Operationsverstärker TLC271 gewählt (außerdem hatte ich ein paar davon
noch im Schrank). Fotodiode am positiven Eingang, Ausgang mit 0 Ohm
rückgekoppelt auf den negativen Eingang, Betriebsspannung 12 V (single
supply). Die Fotodiode liefert 0V (Dunkelheit) ... 0,4V. Am Ausgang
messe ich 0.2V ... 0.4 V.
Warum kann ich nicht 0V erreichen?
Liegt es am offset? Dazu habe ich ein 25k-Poti an die Offset-Eingänge
gelegt. Der Schleifer des Potis liegt auf der halben Betriebsspannung
(über 2 470k-Widerstände aus der Betriebsspannung erzeugt). Damit kann
ich bei 0V am Eingang den Ausgang zwischen 0,15 und 0,25 V verschieben.
Die gewünschten 0 V erreiche ich dabei also immer noch nicht.
Da im Datenblatt steht, dass der Offset möglicherweise nur dann auf Null
geregelt werden kann, wenn Bias auf "high" ist, ist der Bias-Anschluss 8
auf Masse gelegt.
Da nur Gleichspannungen oder sehr langsame Änderungen am Eingang liegen,
kommt kein einziger Kondensator in der Schaltung (außer im Netzteil)
vor. Ist das OK?
Warum macht eine der einfachsten Schaltungen solche Zicken?
Um Beeinflussung durch andere Teile des Geräts auszuschließen, habe ich
die Schaltung mal separat auf einem Stückchen Lochrasterplatine
aufgebaut. Genau das gleiche Verhalten!
Was mache ich falsch?
Danke für Tipps, Richard
Richard Müller schrieb:> Die gewünschten 0 V erreiche ich dabei also immer noch nicht.
Der Spannungsteiler für den Offset scheint etwas hochohmig zu sein. Nehm
mal 47k statt 470k.
Sicher, daß der OP überhaupt 0V am Ausgang kann ?
Laut Datenblatt: Vol = 0,17V bei Vcc = 12V d.h. bei dieser Beschaltung.
Gib dem Pin4 mal eine negative Versorgungsspannung und guck, was
passiert.
Evtl. die Offsetkorrektur auch zwischen - und + .
=^..^= RRR!
Richard Müller schrieb:> Fotodiode am positiven Eingang
Wie hast du die Fotodiode angeschlossen? Einfach mit Kathode an GND und
Anode an den Opamp-Eingang?
> Die Fotodiode liefert 0V (Dunkelheit) ... 0,4V. Am Ausgang> messe ich 0.2V ... 0.4 V.
Ist der Ausgang unbelastet?
Misst du am Eingang und Ausgang gleichzeitig, also mit zwei Multimetern?
Wenn nicht, wäre ich mir nicht so sicher, ob am Eingang tatsächlich 0V
anliegen, während du am Ausgang 0,2V misst ;-)
Fotodiodenverstärker werden üblicherweise als Transimpedanzverstärker
(TIA) aufgebaut, d.h. es wird der Fotostrom und nicht die Spannung
gemessen.
Danke für den Tipp, damit komme ich tatsächlich auf Null. Aber jetzt
gibt der Ausgang nur noch die halbe Spannung vom Eingang...
Weiß zwar nicht wieso, ist aber nicht so wesentlich.
Noch etwas:
Ich würde für den Anfang die Offsetkompensation weglassen. Der
Offsetfehler des TLC271 liegt im Millivoltbereich und stört dich
wahrscheinlich kaum.
Wenn die Ausgangsspannung um 0,2V daneben liegt, hat das ganz sicher
eine andere Ursache. Diese 0,2V per Offsetkompensation zu beseitigen mag
zwar funktionieren, stellt aber eine Vergewaltigung des Opamps dar.
Dessen Eingangsstufe wird damit völlig asymmetrisch betrieben, was sich
in einer Verschlechterung seiner Parameter niederschlagen wird.
Der TLC271/2/4 kann übrigens sehr niedrige Ausgangsspannungen liefern,
wie die Messungen in diesem Betrag zeigen:
Beitrag "Re: Konstantstromsenke - Regelteil: Hilfe bei Offsetunterdrückung OPAMP - Schaltplan!"
Die maximale Low-Aufgangsspannung ist im Datenblatt zwar mit 50mV
angegeben, jedoch wird man wahrscheinlich lange nach einem Exemplar
suchen müssen, das tatsächlich so schlecht ist.
Mein Gerät ist jetzt um einen Transimpedanzverstärker herum aufgebaut,
die Offset-Korrektur habe ich weggelassen. Statt dessen habe ich, um bei
Fotostrom = 0 auch den Ausgang auf 0 zu bekommen, noch eine
Hilfsspannung erzeugt (OA1), die auf den anderen Eingang des
Transimpedanzverstärkers (OA2) gegeben wird, um dessen Ausgang auf 0
runter kriegen zu können. Leider klappt das auch nicht ganz, ich kriege
den Ausgang zwar ziemlich niedrig, aber eben nicht auf Null. Man kann
mit dem Gerät zwar arbeiten, aber so ganz schön ist das Ganze noch
nicht.
Es wäre wahrscheinlich einfacher, wenn man nicht mit single supply
arbeiten würde, sondern eine konventionelle Plus/Minus-Versorgung nehmen
würde. Aber gerade, weil mir anfänglich es einfacher schien, auf eine
negative Versorgung zu verzichten, habe ich diese Variante gewählt. Wenn
jemand sich dazu äußern könnte, würde ich mich freuen.
Gruß, Richard
Mein Gerät ist jetzt um einen Transimpedanzverstärker (OA2) herum
aufgebaut, die Offset-Korrektur habe ich weggelassen. Statt dessen habe
ich, um bei Fotostrom = 0 auch den Ausgang auf 0 zu bekommen, noch eine
Hilfsspannung erzeugt (OA1), die auf den anderen Eingang des
abschließenden Differenzverstärkers (OA3) gegeben wird, um dessen
Ausgang auf 0 runter kriegen zu können. Leider klappt das auch nicht
ganz, ich kriege den Ausgang zwar ziemlich niedrig, aber eben nicht auf
Null. Man kann mit dem Gerät zwar arbeiten, aber so ganz schön ist das
Ganze noch nicht.
Es wäre wahrscheinlich einfacher, wenn man nicht mit single supply
arbeiten würde, sondern eine konventionelle Plus/Minus-Versorgung nehmen
würde. Aber gerade, weil mir anfänglich es einfacher schien, auf eine
negative Versorgung zu verzichten, habe ich diese Variante gewählt. Wenn
jemand sich dazu äußern könnte, würde ich mich freuen.
Gruß, Richard
Richard Müller schrieb:> kriege den Ausgang zwar ziemlich niedrig, aber eben nicht auf Null
Du hast bis heute offenbar nicht verstanden, daß ein OpAmp eine negative
Versorgungsspannung braucht, um GANZ auf 0 am Ausgang kommen zu können.
Nah an 0 kommt er, wenn man einen Widerstand nach Masse schaltet, so
dass er immer Strom liefern muss. Und es muss natürlich ein single
supply OpAmp sein, der überhaupt an Masse messen kann.
Doch, das ist mir schon klargeworden. Deshalb habe ich ja auch nen
TLC271, da ich dessen Datenblatt so verstanden habe, dass Ua bis auf 0
gehen kann. Und der CA3140 kann bis 0,5 V unter der neg.
Versorgungsspannung (bi mir also 0V) angesteuert werden, dürfte dann
doch auch kein Ua > = ergeben?
Richard
Guten Tag zusammen,
ich habe mir Eure Vorschläge zu Herzen genommen und mein ganzes Projekt
neu aufgebaut. Kurz:
Lichtquelle (IR-LED) mit Konstantstromquelle 100 mA, Empfänger Fotodiode
mit Transimpedanzverstärker, dessen Rückkoppelung regelbar um auf 100%
(=1V) abgleichen zu können, regelbare Spannungsquelle um Nullpunkt
einzustellen, beide Signale (regelbare Spannungsquelle und
Transimp.verst.) werden addiert und auf Voltmeter gegeben.
Soweit so gut. Gerät wird mit einem Schaltnetzteil (extern) betrieben,
Kondensatoren am Netzteil und an den Betriebsspannungseingängen des OA.
Gerät funktioniert soweit, allerdings mit Schwankungen im 0,1 V-Bereich,
was bei drei Nachkommastellen, die das Voltmeter anzeigt, zu einer
unruhigen Anzeige führt.
Ist der Übeltäter die KOnstantstromquelle, die vielleicht doch nicht so
konstant ist? Ist der TID falsch dimensioniert? Ich beschreibe den
Zusatnd nach ca. 20min Laufzeit, dann hat sich eine Temperaturkonstanz
eingestellt.
Könnt Ihr mir freundlicherweise nochmal helfen?
@ bipo: Darüber habe ich mir ehrlich gesagt keine Gedanken gemacht. Das
Bauteil lag hier noch so rum. Aber warum auch nicht? Braucht man für
diese Anwendung einen so hohen Eingangswiderstand? Die Fotodiode soll
doch Strom liefern?
Ansonsten kann ich hier so ziemlich Entwarnung geben. Möglicherweise
hingen die schwankenden Anzeigen mit der über 2 Kabel angeschlossenen
Widerstandsdekade zusammen, die in der Rückkopplung des TIV lag. Wenn
Widerstände dort direkt eingelötet werden, hört auch die Schwankung so
ziemlich auf.
Danke an alle Poster, Richard
Eine eigene Frage?
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Stell sie in einem eigenen Thread – dort lesen mehr Leute mit, und sie wird öfter und schneller beantwortet.
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