Stromrichtung

[dulli1000 (Gast)]

hallo,

bei einer Fotodiode fließt der Strom ja in Sperrrichtung. Also stimmt 
die Stromrichtung die ich in der Schaltung eingetragen habe oder nicht?

[Klaus R. (klara)]

dulli1000 schrieb:
> hallo,
>
> bei einer Fotodiode fließt der Strom ja in Sperrrichtung. Also stimmt
> die Stromrichtung die ich in der Schaltung eingetragen habe oder nicht?

Sieht so aus. Unter Google findest Du ähnliche Schaltungen obwohl hier 
ein Transimpendanzverstärker hier das Angesagte wäre.

Was mich nur stutzig machte, in Deiner Schaltung beträgt die Spannung an 
der Diode im Idealfall 0V, da das Potential am negativen Eingang als 
virtuelle Masse wirkt. Man kann somit nicht gerade davon sprechen das 
die Diode in Sperrichtung betrieben wird. Bedingt durch Offsetspannungen 
könnte sie auch in Durchlassrichtung betrieben werden.

http://de.wikipedia.org/wiki/Photodiode:
"Legt man an die Photodiode eine Spannung in Sperrrichtung (U ≤ 0) an, 
so fließt ein linear vom Licht abhängiger Sperrstrom, d. h., bei 
Bestrahlung leitet sie auch in Sperrrichtung (I ≤ 0)"

mfg klaus

[lrep (Gast)]

dulli1000 schrieb:
> Also stimmt
> die Stromrichtung die ich in der Schaltung eingetragen habe oder nicht?

Mal so, mal so.

Aus dem LM358 kommt wegen der pnp-Transistoren Strom heraus, das ist 
richtig.
Die Kathode des Photolements wird negativ, da stimmt die Stromrichtung 
auch noch.
Am Ausgang des invertierenden Verstärkers wird die Spannung aber 
positiv, und deshalb fliesst der Strom durch den Widerstand andersrum.

[Marian (phiarc)]

Klaus Ra. schrieb:
> Sieht so aus. Unter Google findest Du ähnliche Schaltungen obwohl hier
> ein Transimpendanzverstärker hier das Angesagte wäre.

Die gezeigte Schaltung ist ein TIA.

[ArnoR (Gast)]

dulli1000 schrieb:
> Also stimmt
> die Stromrichtung die ich in der Schaltung eingetragen habe oder nicht?

Nein. Die Stromrichtung durch R ist falsch. Durch R fließt ja der Strom 
der Photodiode. Der Strom des OPV-Eingangs ist dagegen klein.

[MaWin (Gast)]

dulli1000 schrieb:
> Also stimmt
> die Stromrichtung die ich in der Schaltung eingetragen habe

Nein.

Aus dem OpAmp-Eingang kommt kein nennenswerter Strom raus.

Also habe ich deen mal weggezaubert.

Nun hast du einen Knotenpunkt (grün), von dem Strom in zwei Richtungen 
wegfliesst, aber keiner hinfliesst.

Da muss dann wohl was falsch sein.

Eine Photodiode hat 2 Betriebsarten:

Sperrstrom. Sie wird in Sperrichtung an eine hohe Spannung geglegt, und 
wenn Licht draufscheint, wird sie durchlässiger. Das ist schnell, aber 
deine Schaltung ist andern.

Photovoltaik: Licht produziert Elektronen (also Strom), die in der Diode 
die PN Sperrschicht überwinden und dann festsitzen  weil sie nicht mehr 
zurück können, bevor nicht zumindest 0.6V (Durchlassspannung der Diode) 
entstanden sind.
Schlussfolgerung: Die Photodiode produziert die Spannung + und - in 
Leitrichtung.

Kannste jetzt also neu zeichnen und dir überlegen, warum man den OpAmp 
so einbaut, daß er invertiert.

[Klaus R. (klara)]

Hallo,
die hier diskutierte Schaltung ist eine simple Grundschaltung mit Ecken 
und Kanten. Hier mal ein Artikel der eine bessere Schaltung beschreibt 
und trotzdem noch einfach ist. Habe gerade zufällig gefunden.

Instrumentation amp makes an accurate transimpedance amp too:
http://www.edn.com/design/analog/4438994/Instrumentation-amp-makes-an-accurate-transimpedance-amp-too

mfg klaus.

[Skyper (Gast)]

Der Strom kann nur vom OPV über den Widerstand in Richtung Photodiode 
fließen - der OPV hat keine negative Spannungsversorgung (kann also 
nicht "saugen") - sobald die Photodiode beleuchtet wird, steigt auch die 
Ausgangsspannung vom OP und sorgt damit über den Widerstand, dass die 
Summe am negativen Eingang wieder Null ergibt - weil der Strom über die 
Photodiode vom negativen Eingang gegen Masse abfließt!

Das ist auch der "Nachteil" der Schaltung, möchte man die steigende 
Flanke und die fallende Flanke auswerten, stellt man fest, dass die 
Kapazität der Photodioden im Bereich einiger pF streuen können - das ist 
für die steigende Flanke unkritisch, bei fallender Flanke und einen 
großen Widerstand kommt es dann zu unterschiedlichen Abfallzeiten... als 
Lösung bleibt dann nur ein kleinerer Widerstand oder mit negativer 
Spannung zu arbeiten...

[Wolfgang (Gast)]

Für die Berechnung einer Schaltung ist es völlig egal, in welcher 
Richtung man den Strom einzeichnet, solange man sowohl negative als auch 
positive Ströme zuläßt.

[Axel S. (a-za-z0-9)]

dulli1000 schrieb:
> bei einer Fotodiode fließt der Strom ja in Sperrrichtung

Nicht notwendigerweise. Es gibt 3 Betriebsarten für Fotodioden.
Nur in einer davon wird die Fotodiode in Sperrichtung betrieben.
Tip: die verwendest du hier nicht.

dulli1000 schrieb:
> stimmt die Stromrichtung die ich in der Schaltung eingetragen
> habe oder nicht?

Schon die Ströme stimmen nicht. Aus dem OPV-Eingang fließt z.B.
kein Strom heraus - bei einem idealen OPV. Und Schaltungen mit
realen OPV die dann wiederum Eingangsströme haben, dimensioniert
man so, daß diese Ströme nicht ins Gewicht fallen, in der
Berechnung letztlich also auch wieder mit 0 angenommen werden.

Immerhin stimmt die Stromrichtung an der Fotodiode. Jetzt mußt
du nur noch das 1. Kirchhoffsche Gesetz für den Knotenpunkt am
invertierenden OPV-Eingang anwenden...

Klaus Ra. schrieb:
> Unter Google findest Du ähnliche Schaltungen obwohl hier
> ein Transimpendanzverstärker hier das Angesagte wäre.

Die Schaltung ist ein Transimpedanzverstärker.

Skyper schrieb:
> Der Strom kann nur vom OPV über den Widerstand in Richtung Photodiode
> fließen - der OPV hat keine negative Spannungsversorgung

Woher weißt du das? Eine Stromversorgung für den OPV ist doch
gar nicht eingezeichnet.

Aber in der Tat kann die Fotodiode in dieser Schaltung nur
einen negativen Strom an den Summationspunkt liefern. Und wenn
der OPV die Spannung dort auf 0 halten will, muß er mit einem
positiven Strom (und folglich positiver Ausgangsspannung)
dagegen halten.