Hallo, kurze Frage für mein Verständnis: Kann der closed-loop-gain eines OpAmps die Datenblattangaben für open-loop-gain überschreiten? Ich arbeite viel mit OpAmps in Transimpedanzschaltungen, da es sich dort ja quasi um keine Spannungs- sondern um Stromumwandlung handelt verhält es sich vielleicht irgendwie anders. Worüber ich gerade stolpere ist folgendes: open-loop liegt meistens bei max. 130dB, (nächste Frage: wie wandle ich das genau um, ich hab das immer mit Faktor 20 in der dB Rechnugn gemacht, dann kommt man auf ca. 1M Verstärkung) Das entspricht dann eben einem Widerstand von 1 Mohm in der TIA Schaltung. Jetzt habe ich schon öfters Widerstände deutlich über 1 MOhm verwendet und weiss auch dass sich die Versärkung noch weiter nach oben drehen lässt, wieso ist das so? Aus Literatur kann man auch lesen dass zB linear mit Rf von bis zu 50 GOhm gute Ergebnisse erzielt. Spielt der open-loop gain für mich einfach keine Rolle, wenn jemand einen Tip hat, ist er willkommen :) Vielen Dank und viele Grüße.
seb schrieb: > Spielt der open-loop gain für mich einfach keine Rolle, wenn jemand > einen Tip hat, ist er willkommen :) der Open loop gain spielt schon eine Rolle, aber beim Transimpedanzverstärker kommt noch die Steigung der Eingangskennlinie des offenen OPV dazu. Die Eingangskennlinie sagt dir, um wie viel die Differenzspannung am Eingang für einen bestimmten Eingangsstrom ansteigt. Diese Differenzspannung kann dann maximal mit dem open loop Gain multipliziert werden um die Transimpedanzverstärkung zu ergeben. Hättest du z.B. einen OPV mit MOSFET-Eingangsstufe, bei der der Eingangsstrom in der Gatekapazität des Eingangstransistors aufintegriert wird, könntest du tatsächlich auf extrem hohe Verstärkungen kommen. So richtig praktisch relevant ist diese Betrachtung aber im Normalfall nicht. Für extrem hohe Verstärkungen wählt man meist eine "vernünftige" Verstärkung des TIA und schaltet dann weitere Stufen von Spannungsverstärkern nach. Ein Rf von 1MOhm kann durchaus angemessen sein, ein Rf von 50GOhm dürfte für die meisten Anwendungsfälle zu hoch sein, selbst wenn er in extremen und/oder akademischen Anwendungsfällen mal genutzt werden sollte.
Dankeschln für die schnelle Antwort. Dazu noch folgende Fragen: Das mit den Spezialfällen ist mir schon klar, allerdings als Beispiel, Partikeldetektoren müssen sehr hohe Verstärkungen haben das kann schon über 10MOhm gehen, dazu müssen sie noch schnell sein, das ist dann aber eine andere Baustelle. Steigung der Eingangskennlinie des offenen OP, ein solches Konstrukt habe ich jetzt noch nie gelesen oder gehört, ich versuche mir mal etwas darunter vorzustellen: ok nach suchen und Datenblattlesen immer noch keine Vorstellung was das wirklich ist. In meinen Worten würde ich sagen dass ist vielleicht etwas wie die slew-rate, also wie schnell kommt er hinterher bei Anstieg des Eingangs. Da musst du mir bitte nochmal helfen, wo man das praktikabel im Datenblatt oder sonstwo finden kann. Und meine Hautpfrage immer noch: kann es sein dass der TIA eine größere closed loop verstärkung für IU wAndlung aufweist, als im Datenblatt für voltage gain angegeben ist, also closed loop 140 dB wobei open loop voltage gain "nur" 120dB sind. Irgendwas kommt mir da komisch vor. Nochmals danke.
Wenn man annimmt, dass deine Fotodiode eine ideale Stromquelle ist, dann betreibst den Opamp regelungstechnisch so als ob es ein Verstärker mit Verstärkung 1 wäre. Diese Aussage gilt egal mit welchem Rückführwiderstand du arbeitest.
Wie auch schon... was ist die Anwendung, was sind die Anforderungen. Der Openloop gain muss natuerlich groesser als der Closedloop Gain sein. Denn man moechte noch etwas Reserve. Dann gibt es auch noch die Offset Spannung. Dann sollte man sich auch noch etwas Gedanken zum Inputbias Current machen. Und wenn man mit der Bandbreite gegen Null geht, kann man ja auch einen Integrator verwenden, der geht dann in der Verstaerkung gegen Unendlich.
Helmut S. schrieb: > Wenn man annimmt, dass deine Fotodiode eine ideale Stromquelle ist, dann > betreibst den Opamp regelungstechnisch so als ob es ein Verstärker mit > Verstärkung 1 wäre. Diese Aussage gilt egal mit welchem > Rückführwiderstand du arbeitest. Ok also Diodenersatzschaltbild ist mir klar, was ich mit dem OpAmp mache , Spannungsfreiheit über der Diode, so dass ich einen linearen Zusammenhang zwischen Strahlung und Strom bekomme, ist mir auch bewusst. Jetzt muss ich aber direkt wieder nachfragen, was genau beschreibst du da? Ich bin mir sicher du weißt es :) Ich versuch mal das zu interpretieren: Mit Verstärkung 1 meinst du ich verstärke gar nicht so wirklich eine Spannung, was ja stimmt ich bringe den OpAmp dazu dem durch die Diode eingesprägten Strom durch einen entsprechenden Strom am Ausgang entgegenzuwirken, dass dieser zufälligerweise durch den Rückkoppelwiderstand fließen muss nutze ich aus indem ich dann dort die Spannung messen kann, was ich ja genau haben will. Dadurch dass ich keine Spannung sondern Strom nutze hat die Verstärkung des TIAs nichts mehr mit der Spannungsverstärkung zu tun? Kann man das so in etwa sagen? Und zu 7zu15: spielt hier alles keine Rolle, mit den Parametern bin ich vertraut, interessieren mich aber hier nicht, mich interesseirt die Datenblattangabe vom gain und wie ich das in meine Strom Spannungsumwandlung interpretieren kann. merci
seb schrieb: > kann es sein dass der TIA eine größere > closed loop verstärkung für IU wAndlung aufweist, als im Datenblatt für > voltage gain angegeben ist, also closed loop 140 dB wobei open loop > voltage gain "nur" 120dB sind. du vergleichst Äpfel mit Birnen. Die eine Angabe ist in V/V. Die andere Angabe in V/A und deshalb eigentlich nicht in dB ausdrückbar. Wenn du die IU-Verstärkung auch irgendwie auf dB bringen willst, dann brauchst du einen zusätzlichen Faktor, der aus den V/A ein V/V macht. Diesen Faktor findest du im Prinzip in der Eingangskennlinie: um wie viel mV steigt die Spannung an inv-Eingang an, wenn du 1µA mehr Strom in den Eingang schickst (open loop). seb schrieb: > ok nach suchen und Datenblattlesen immer noch > keine Vorstellung was das wirklich ist. dazu wirst du im Datenblatt auch nichts finden. Das ist eine akademische Betrachtung, die dir hilft, den open loop gain mit dem closed loop gain eines TIA zu vergleichen (also um aus den Birnen irgendwas in der Art von Äpfeln machen). Für die tatsächliche Schaltung stellst du dir nicht diese Frage, sondern - welche Bandbreite erreiche ich mit welchem Rf - welches Rauschen bekomme ich mit welchem Rf - welche Fehler (Bias, Offset) fange ich mir ein ... Die Angabe hierzu findest du im Datenblatt
> Mit Verstärkung 1 meinst du ich verstärke gar nicht so wirklich
Ich will damit sagen, dass der Opamp so rückgekoppelt ist wie bei einem
nichtinvertierenden Verstärker mit Verstärkung 1. Das bedutet, dass dein
Opamp auch für die Verstärkung 1 stabil sein muss. Es gibt schnelle
Opamps die sind nur für Verstärkung >2 oder gar >5 stabil.
Helmut S. schrieb: > Das bedutet, dass dein > Opamp auch für die Verstärkung 1 stabil sein muss Danke Achim und Helmut, langsam wirds klarer, was ich mich gerade frage ib ich schonmal keine unity gain stabel OpAmps als TIAs eingesetzt habe die aber trotzdem funktinoiert haben, das dürfte ja laut deiner Aussage dann niemals gehen. So nachgesehen, mein OPA2277 ist unity gain stable, da passt also, jetzt die nächste deswegen auftauchende Frage: ( eine gute wenn ihr mich fragt :) ) Die Stabilitätskriterien für den TIA, also Bandbreite und Phase Betrachtungen, werde immer so aufgestellt, als ob es sehr wohl eine Art closed loop gäbe und zwar den Strom-Spannungs-Gain. Ich habe hier das Buch von J. Graeme falls euch das ein Begriff ist, der wurde auch von Bob Pease als Referenz genommen, also sehr vertrauenswürdig :) dort wird zur Stabilitätsbetrachtung immer ein Diagramm aufgestellt, wie man es eben kennt von ganz normalen Closed-loopgain Betrachtungen. Jetzt wenn deine Aussage mit unity gain stimmen sollte, müsste dann nicht der TIA so betrachtet werden als ob er einen voltage gain von 1 hätte? Kann auch sein, im Buch ist der gain immer als I-V-gain betitelt, obwohl drüber noch die Kurve für den open loop voltage gain gezeichnet ist. Also irgendwo muss er ja dann selber Äpfel mit Birnen vergleichen. und @AchimS. klar du hast Recht genauso wie 7zu15 mit den ganzen Ib, Ios, usw. aber das interessiert mich für diese theoretische Betrachtung vom gain grade nicht, ich will wissen wieso mein current to voltage gain eben so ist wie er ist und was dann mit den ganzen folgenden Betrachtungen passiert wenn es garnicht vergleichbar ist. Aber wir kommen dem immer nähr, jetzt erstmal Mittagspause, bis später.
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