Guten Tag und Moin Moin! Erstmal möchte ich einen riesen Dank an alle raushauen, die hier im Forum posten (habe schon sehr sehr viel gelernt hier!!). Nun zu meinem Problem: Ich möchte ein eindimensionales PSD-Element (OD3.5-6SMD von First Sensor) über zwei Transimpedanzwandler (OPA2354 von TexasInstruments) und die analoge Eingänge eines Arduino-Due (3.3V, 12BIT) auslesen. C1,C2 = 18pF und R1,R2 sind ein 1MOhm Stereo-Poti. Bei mittig auftreffendem Laserpunkt auf dem PSD-Element in Dunkelheit oder (xor) bei einer Beleuchtung der ganzen PSD-Fläche mit einer LED kann ich den Ausgang A0 bis auf 3.3V ausregeln, der andere Ausgang hingegen bleib bei ca. 0.1V und steigt nur leicht an, obwohl die beiden Verstärker-Kanäle über einen Stereo-Poti "gekoppelt" sind. Schalte ich nun im Verstärker-Kanal von A1 einen Widerstand mit dem Poti in reihe, um die Verstärkung für A1 zu erhöhen, so fängt jeh nach Widerstand: a) die gesamte Schaltung an zu schwingen. oder b) A1 ist plötzlich bei 3.3V und A0 ist bei 0.1V (als würde der Strom an den Opamp-Eingängen "kippen"). Schließe ich das PSD-Element verpolt an die Schaltung, so tritt der gleiche Effekt in gleicher Reihenfolge auf (liegt also an der Schaltung), habe auch schon den OP-Amp ausgetauscht und hat nichts gebracht... Hat jemand eine Idee woran es liegen könnte? Allerbesten Dank Znerol
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PS: Wenn ich das Stereo-Poti durch zwei fixe Widerstände von 140k austausche, treten die gleich Probleme auf!
Mal ein paar Gedankengänge meinerseits: Es fehlt definitiv ein Abblockkondensator für dieses 250MHz Geschoss von einem OPV. Der Rest der Schaltung ergibt auch wenig Sinn. Lead 1 und 5 werden jeweils auf Masse gelegt. Der TIA versucht nun seinen invertierenden Eingang auch auf Masse zu ziehen über die Rückkopplung und somit auch Lead 4,8. Durch die unterschiedlichen Offsetspannungen versuchen beide OPVs jeweils andere "virtuelle Massen" zu erzeugen und arbeiten somit gegeneinander. Einer versucht also sein Potential an Xin- zu erhöhen, und der andere dieses zu verringern. Logisch, dass somit einer gegen Vout,max geht und der andere dann auf Vout,min. Je nachdem, wer beim Einschalten in welche Richtung gegangen ist dreht sich dieser Zustand dann mal um. Oder, wenn die Rahmenbedingungen dies ermöglichen. Zum Beispiel, wenn der Photostrom ausreichend groß ist, um den initialen Zustand zu verändern. Das wäre genau dieses "kippen". Wäre es nicht sinnvoller Lead 4,8 auf Masse zu legen und die jeweiligen Lead 1 und 5 auszuwerten? Wobei ich mir hier auch nicht sicher bin, wie das genaue Ersatzschaltbild eines PSD aussieht und wo dann evtl. Probleme auftreten. Vielleicht hat hier jemand mehr Erfahrungen mit PSDs.
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Was cyan geschrieben hat, ist richtig. Probier's mal so wie im Anhang (ohne Garantie, da ich hier weder ein echtes PSD noch ein Simulationsmodell dafür habe, um die Schaltung zu testen).
Hi, du hast das Prinzip eines Transimpedanzwandlers aber schon verstanden oder? Deine Schaltung hat ein undefiniertes Verhalten, weil die OPVs sich gegenseitig belasten. Es fließen undefinierbare Ströme abhängig von den Impedanzen. Lösung: Neue Schaltung, bei dem jeder OPV nen eigenes PSD Element erhält und dann abgleichen. Wozu musst du überhaupt das gleiche Signal zwei mal aufbereiten? Gruß.
Moin vielen Dank für die schnellen Antworten! Ich möchte mit dem Verhältnis der Einzelströme die Position des Laserpunkts auf dem PSD-Element herausfinden. Deswegen gehen zwei separate PSD-Elemente wohl nicht... Ich habe mich an folgender Schaltung orientiert: http://i.stack.imgur.com/jpgEv.gif Da man diese vom Grundaufbau her recht häufig findet, bin ich recht verblüfft, dass das so nicht gehen soll ?! Beste Grüße Znerol
Znerol schrieb: > Ich habe mich an folgender Schaltung > orientiert: http://i.stack.imgur.com/jpgEv.gif > Da man diese vom Grundaufbau her recht häufig findet, bin ich recht > verblüfft, dass das so nicht gehen soll ?! Diese Schaltung würde gehen (sofern die OpAmps eine Bipolare Versorgung haben). Deine Schaltung sieht aber anders aus. Deine Schaltung geht nicht aus den oben schon beschriebenen Gründen: a) du hast die Ausgänge deines PSDs kurzgeschlossen b) wäre die Schaltung richtig, dann müssten die Ausgänge deiner OPV negative Spannungen ausgeben, das können sie mit unipolarer Versorgung aber nicht.
Moin Moin, ich habe mir die Schaltung von Yalu X. nun zusammengebaut und diese liefert konstant 3.3V auf beiden Ausgängen, egal ob Licht/kein Licht/Widerstand/ kein Widerstand... Hat da sonst noch jemand eine Idee? Ich sitze seit 4 Tagen an der Schaltung und bin langsam am verzweifeln ;P Beste Grüße Lorenz
Znerol schrieb: > diese > liefert konstant 3.3V auf beiden Ausgängen Ist es wirklich konstant 3,3V (mit dem Oszi gemessen)? Oder oszilliert der OPV und du siehst mit dem Multimeter nur den Mittelwert (3,3V). Im zweiten Fall solltest du a) sicher stellen, dass die Versorgungsspannung der OPV gut gepuffert ist b) die Rückkoppelkapazitäten variieren (die Kapazität des PSD dürfte einigermaßen groß sein, und parasitäre Kapazitäten am inv-Eingang machen OPV schon mal instabil) Znerol schrieb: > Ich sitze seit 4 Tagen an der Schaltung und bin langsam am verzweifeln Dann mach dir das Leben doch erst mal leicht statt schwer: nimm eine bipolare Versorgung, und nimm einen "gutmütigen" OPV (nicht so einen 250MHz-Typen, wie du derzeit verbaut hast).
So ein schneller OP braucht unbedingt den Kondensator an der Versorgung. Auch das Layout kann schon kritisch sein. Auch sollten zwischen den OP und den Arduino Widerstände, denn schnelle OPs mögen i.A. keine kapazitive Last am Ausgang, vor allem nicht in einer Schaltung wie den TIA, die sowieso schon zum schwingen neigt. Am TIA direkt sollte man keinen Poti nehmen, weil man damit mehr Kapazität nach Masse hat und auch leicht Störungen einfängt, sondern feste Widerstände - 140 K sind da auch schon eher recht groß. Die 2 TIAs am PSD passen schon. In der Ersatzschaltung halt man einen Widerstand so in der Größenordnung 10 K zwischen den beiden Ausgängen des PSDs. Über Offsets am OP kann da also schon ein Strom zwischen den beiden TIAs fließen, aber nur begrenzt viel. Entsprechend macht es aber auch keinen großen Sinn die Widerstände am TIA sehr viel größer als 100 K zu machen. Vor allem mit nur single-supply kommt so einer der TIA leicht an die Grenze. Da solle man also den Nullpunkt (+ Eingänge der OPs) nicht auf GND legen, sondern etwas höher.
Znerol schrieb: > ich habe mir die Schaltung von Yalu X. nun zusammengebaut und diese > liefert konstant 3.3V auf beiden Ausgängen, egal ob Licht/kein > Licht/Widerstand/ kein Widerstand... Hat da sonst noch jemand eine Idee? Meine Schaltung entpricht aber doch fast genau der linken Hälfte der von dir verlinkten: http://i.stack.imgur.com/jpgEv.gif nur dass die nichtinvertierenden Eingänge der beiden Opamps bei mir auf +5V statt auf GND liegen, wodurch man ohne negative Versorgungsspannung auskommt. Dass die Schaltung schwingen könnte und du nur den Mittelwert des Ausgangsignals misst, wurde ja schon geschrieben. Wichtig bei meiner Schaltung ist aber auch, dass der der verwendete Opamp ein- und ausgangsseitig rail-to-rail-fähig ist. Für den OPA2354 trifft das zu, aber steckt der auch wirklich in deinem Aufbau? Was ist bei dir an den Ausgängen A0 und A1 angeschlossen? Eine zu hohe Belastung kann die Ausgangsspannung herunterziehen. Diese sollte bei völliger Dunkelheit nahe bei +5V liegen und bei Beleuchtung kleiner werden. Welche Spannungen misst du an den invertierenden Eingängen der beiden Opamps? Solange die Beleuchtung nur so stark ist, dass die Ausgangsspannungen an A0 und A1 deutlich über 0V sind (die Opamps also nicht übersteuern), sollten an den invertierenden Eingängen immer genau 5V anliegen. Was passiert, wenn du die Anschlüsse 1 und 5 von der Opamp-Schaltung abtrennst? Sind dann die Ausgangsspannungen immer noch nicht +5V, dann schwingt die Schaltung entweder tatsächlich, oder sie ist falsch aufgebaut, oder die Opamps sind defekt.
Moin Yalu, ich habe mit den analogen Eingängen eines Arduinos gemessen -> schwingt nicht. An A0 und A1 hängen normalerweise die analogen Eingänge eines Arduino-Due (Cortex M3), diese habe ich allerdings abgetrennt. Folgende Messungen habe ich durchgeführt: Unbelichtetet mit 0 Ohm am Poti: UA0 = 4,89V UA1 = 4,49V Konstant Unbelichtet mit 1Mohm am Poti: UA0 = 4,97V UA1 = 3,95V Konstant Belichtet und mit 1Mohm am Poti die invertierenden Eingänge: Uinv0 = 4,97V Uinv1 = 4,93V Unbelichtet mit 1Mohm am Poti die invertierenden Eingänge: Uinv0 = 4,92V Uinv1 = 4,93V Mit Abgeschlossenem PSD-Element sind die Werte in einem ähnlichem Bereich. Die Spannungsversorgung ist auch entkoppelt, so wie es im Datenblatt beschrieben wird! Irgendwelche Ideen?
Bei einer Spannung von 4,9x V dürften die OPs in der Sättigung sein. Vermutlich liegen die nicht invertierenden Eingänge auf +5 V. Es dürfte besser werden wenn die + Eingänge etwa in der Mitte des Spannungsbereichs liegen, so dass die OP Ausgänge zwischen 0,5 und 4,5 V (ggf. weniger wegen µC) bleiben. Wenn man am µC keine Schwingungen erkennt heißt das noch nicht das der OP nicht schwingt. Die OPs können durchaus im 100 MHz Bereich schwingen - das sieht man nicht so einfach am µC - selbst ein langsame Oszilloskop könnte trügen.
@Lurche danke für den Tipp! Ich habe nun 3.3V an den +Eingängen und 5V an dem PSD-Element. Die Ausgangsspannungen sind nun proportional zu dem Stereo-Poti, allerdings tut sich bei unterschiedlicher Beleuchtung leider nichts an den Ausgängen...
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