Ich habe die Schaltung im Anhang zur Hand. Kann mir jemand erklären was da genau passiert? Ich glaube ich habe die Schaltung verstanden, möchte aber eine unvoreingenommene Erklärung, damit ich sehe, ob ich mit meinen Gedankengängen richtig liege oder total falsch. Ich habe keine Erfahrung mit Transimpedanzverstärkern und wenig mit OPs, weshalb ich mich nochmal absichern möchte. Datenblatt von OP: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/opa381.pdf Gruß Weasel
Angehängte Dateien:
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Photodiodenschaltung.png
71 KB
Der OpAmp haelt die Spannung ueber der Photodiode auf Null, der Strom wird in eine Spannung gewandelt.
Aber was ist der Sinn von C5? Damit verschlechtert man das Rauschverhalten und die Stabilität.
John Drake schrieb: > Aber was ist der Sinn von C5? Damit verschlechtert man das > Rauschverhalten und die Stabilität. Im Datenblatt gibt es eine Darstellung, bei der mit diesem C die Kapazität von Fotodiode und OPV-Eingang symbolisiert werden (zur Berechnung der Kompensation). Vielleicht hat jemand diese Darstellung missverstanden, ich sehe jedenfalls auch nicht, wozu die 390pF an dieser Stelle gut sein sollten.
Ja, mach den C5 weg, der hat da nichts zu suchen. Du hast ohnehin bereits die unerwünschte Sperrschichtkapazität, da muss man die Situation nicht noch künstlich verschlechtern indem man noch einen Kondensator parallel schaltet für nichts und wieder nichts. Der Transimpedanzverstärker hat im Idealfalle eine Eingangsimpedanz von 0 Ohm, d.H. die Photodiode sieht einen Kurzschluss. Bei Beleuchtung jedoch fließt in einer kurzgeschlossenen Photodiode ein winzig kleiner Strom, der Operationsverstärker hier ist so geschaltet dass er versucht den - Eingang auf gleichem Pegel zu halten wie den + Eingang, er muss dazu seinen Ausgang so weit aussteuern daß der Strom durch R1 genau dem Strom durch die Photodiode entspricht und gemäß Herrn Ohm ist dazu eine Spannung U_Ausgang=I_photo*R_1 erforderlich. R1 bestimmt also die Verstärkung. +IN und -IN sind dank dieser Regelung des OPV immer auf dem selben Potential, das ist der virtuelle Kursschluss den die Photodiode sieht. Dies hat auch zur Folge daß mangels jeglicher Spannungsänderung auch die Sperrschichtkapazität der Diode nicht mehr umgeladen werden muss, sie stört fast überhaupt nicht mehr, so kann man sehr hohe Frequenzen erreichen. Eigentlich wäre die Schaltung rein theoretisch sogar in der Lage in gewissen Grenzen das störende C5 ebenfalls zu verkraften, genauso wie sie auch mit der Sperrschichtkapazität nahezu unbeeinträchtigt zurechtkommt (durch die extrem niedrige Eingangsimpedanz wie oben erklärt), aber warum sollte man zusätzliche Bremsklötze an dieser Stelle anbringen? Der OPV ist niemals 100% ideal und es könnte instabil werden wenn C5 zu groß ist. Wenn Du die obere Grenzfrequenz heruntersetzen willst dann vergrößere stattdessen C1 und bitte entferne den unnötigen C5 ersatzlos.
Okay vielen Dank für eure Hilfe, nur frage ich mich jetzt wieso C5 in
der Schaltung ist, denn ich habe die Schaltung aus einem Datenblatt von
TI.
Falls ihr es euch anschauen wollt hier der Link, Schaltung befindet sich
auf Seite 21.
www.ti.com.cn /cn/lit/an/sprab37a/sprab37a.pdf
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Daniel Schweda schrieb: > Okay vielen Dank für eure Hilfe, nur frage ich mich jetzt wieso C5 in > der Schaltung ist, denn ich habe die Schaltung aus einem Datenblatt von > TI. Wie schon von Achim S. gesagt, das ist ganz klar ein Versehen und aus dem falsch verstandenen Ersatzschaltbild heraus in die Schaltung gerutscht. Dieser Kondensator ist kontraproduktiv und verschlechtert die Eigenschaften der Schaltung in jeder Hinsicht. Es ist nur deshalb nicht aufgefallen weil die Schaltung damit zufällig immer noch zu funktionieren scheint, wenngleich auch wesentlich schlechter als sie eigentlich könnte. Eine Eigenschaft des TIA (und einer der Gründe warum man ihn überhaupt verwendet) ist es den hinderlichen störenden Einfluss der Sperrschichtkapazität relativ wirkungsvoll zu eliminieren, deshalb ist sie auch noch in gewissen Grenzen imstande sogar das noch zusätzlich eingebrachte C5 welches den eigentlich zu eliminierenden Effekt noch unnötigerweise verschlimmert ebenfalls noch halbwegs wegstecken zu können aber warum wollte man es dem TIA schwerer machen als er es ohnehin schon hat? Es gibt keinen Grund dafür, es ist ein Versehen!
Hallo, die Frage ich doch, was du damit machen willst. Je nach Anwendungsfall, kann man für höhere Dynamik, höhere Verstärkung, bessere SNR, bessere Linearität usw. einiges verändern bzw. verbessern. Hier findest du auch gut erprobte Schaltung: http://uwiatwerweisswas.schmusekaters.net/Uwi/ELEKTRONIK/Opto_Laser/Fotoverst%e4rker.PDF Gruß Öletronika
Diese Schaltung ist immer wieder empfohlen, aber eine "Schwingschaltung" erster Klasse. kurz gesagt - schlecht. Grund Detroit OPV dreht die Phase von u- zum Ausgang um 180 Grad. Da der opak frequenzkompensiert ist um weitere 90 grad. Der rückkopplungswiderstand bildet mit der Fotodiode einen Tiefpass - weitere 90 grad. Das gibt 360 grad und das ist gar nicht gut.
Mausi schrieb: > Diese Schaltung ist immer wieder empfohlen, aber eine "Schwingschaltung" > erster Klasse. Deshalb gibt es den Kondensator parallel zum Rückkopplungswiderstand und das Problem ist gelöst. Man muss halt, wie immer, wissen, was man macht.
Mausi schrieb: > Diese Schaltung ist immer wieder empfohlen, aber eine "Schwingschaltung" > erster Klasse. kurz gesagt - schlecht. > Grund > Detroit OPV dreht die Phase von u- zum Ausgang um 180 Grad. Da der opak > frequenzkompensiert ist um weitere 90 grad. Der rückkopplungswiderstand > bildet mit der Fotodiode einen Tiefpass - weitere 90 grad. > Das gibt 360 grad und das ist gar nicht gut. Ja, aber welche andere Schaltung soll die Alternative sein? Genau, gibt keine. Ist auch kein Hexenwerk. Großen Kondi rein und den Stück für Stück kleiner machen, bis es anfängt zu schwingen. Ein Stück zurück und fertig. Oder halt die ganze Theorie bzw. SPICE.
Ja, ein Kondensator parallel zum Rückkopplungswiderstand (entschuldige Gegegkopplungswiderstand) hilft, dass bei 360 Grad0 Phasuuendrehungmm die Verstärkung viel kleiner 1 wird. Richtig ist, dass das Schwingen aufhört. Leider wird das Gesamtsystem viel langsamer. sonst könnte man: 1. C5 entfernen 2. Zwischen U+ zu Spannungsteiler (r6, r7) einen 5 M Ohm Widerstand einsetzen. Hängt also davon ab, ob man eine schnelle Schaltung benötigt.
Hier ist noch ein bisschen Input zu dem ganzen Thema: http://electrooptical.net/www/canceller/klugesandhacks6c.pdf http://electrooptical.net/www/frontends/frontends.pdf
:
Bearbeitet durch User
Bernd K. schrieb: > Mausi schrieb: >> rückkopplungswiderstand > > Gegenkopplung, nicht Rückkopplung. ??? Es gibt zwei Arten der Rückkopplung: Gegenkopplung und Mitkopplung. Wenn irgend eine Rückkopplung vom Ausgang auf den Eingang vorliegt, ist der Ausdruck Rückkopplung immer richtig.
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