Hallo, ich habe die beigefügte Schaltung für eine Anwendung entworfen. Jetzt weiß ich nur nicht, wie man die Verstärkung berechnet. Kann mir da jemand weiterhelfen? Vielen Dank.
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Hallo, der 100k Widerstand am Ausgang ändert an der grundlegenden Verstärkung der Schaltung erstmal nichts. Die obere Grenzfrequenz der Schaltung liegt bei ca. 16MHz. fg=1/(2*Pi*R1*C2) Solange du deutlich unterhalb der Grenzfrequenz liegst, hat die Schaltung eine Transimpedanz von -10kOhm oder -10V/mA, falls das eingängiger ist. Für jedes Milliampere am Eingang gibt es ein Volt am Ausgang. Das Minus hat seine Ursache im invertierenden Charakter der Schaltung. Oberhalb der Grenzfrequenz fällt die Transimpedanz um -20dB/Dekade ab. Eine Dekade darüber (=160MHz) hast du dann also noch -1V/mA. Der Übergang im Bereich um die Grenzfrequenz ist etwas komplizierter. Wenn es hier genau darauf ankommt, solltest du eine Simulation zur Rate ziehen. 1pF im Rückkopplungszweig erscheint mir sehr wenig. Die parasitäre Kapazität der Bauteile + Leiterbahnen liegt typischerweise schon in diesem Bereich oder sogar etwas höher. Auch solltest du dir mal die Toleranzen von Kondensatoren im einstelligen pF-Bereich anschauen. Die sind zum Teil erheblich.. Hoffe, ich konnte ein wenig helfen Grüße Christian
Christian schrieb: Tippfehler: > Solange du deutlich unterhalb der Grenzfrequenz liegst, hat die > Schaltung eine Transimpedanz von -10kOhm oder -10V/mA, falls das > eingängiger ist. Für jedes Milliampere am Eingang gibt es ZEHN >Volt am > Ausgang. Das Minus hat seine Ursache im invertierenden Charakter der > Schaltung.
Dankeschön für die schnelle Antwort. Ja, das mit der Kapazität würde in der Simulation extra so gewählt, weil der OP schwingt. In der Realität liegt die Kapazität weit höher sagte auch mein Professor. Ich bin im nächsten Schritt dabei das ganze auf einen Steckbrett zu testen. DENKE ich muss da dann höhere Kapazitäten nehmen.
Stephanie.c.becker@t-online.de schrieb: > Dankeschön für die schnelle Antwort. > Ja, das mit der Kapazität würde in der Simulation extra so gewählt, weil > der OP schwingt. In der Realität liegt die Kapazität weit höher sagte > auch mein Professor. Ich bin im nächsten Schritt dabei das ganze auf > einen Steckbrett zu testen. > DENKE ich muss da dann höhere Kapazitäten nehmen. Hallo, was studierst du denn und in welchem Semester? Naja, ich schätze das Steckbrett wird dich garnicht erst fragen, ob es 5..10pF (geschätzt) hinzufügen darf oder nicht.. ;-) Grüße Christian
Ja, denke ich auch. :-) Ich studiere Automatisierungstechnik im 7. Semester.
Ein Transimpedanzverstaerker hat keine Verstaerkung (g=Uout/Uin) sondern einen Widerstand (R=Uout/Iin)= R1 . Zu beachten ist : - Biasstroeme in den Verstaerker ergeben Offsetspannungen - Der OpAmp muss mit den kleinen Speisespannungen zurecht kommen. - mit Steckbrett wird wohl nichts mit einem OpAmp der 900MHz kann... Nimm etwas vernuenfiges : zB einen MCP619, oder aehnlich Was soll's denn werden ?
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Beitrag #5084063 wurde vom Autor gelöscht.
Der Professor meinte, der LMH6609 wäre ok. Das Ziel ist eine Verstärkerschaltung für einen kleinen Einangsstrom. Praktisch soll es eine Empfängerschaltung werden, die einen Laserimpuls aufnimmt.
Die Berechnung wird einfach wenn man die Ströme betrachtet und die Arbeitsweise des OP-Amps. Der OP steuert so lange auf bis der Eingangsstrom an den beiden Eingängen gleich ist (ok, plus Offset). Rest ist Ohmsches Gesetz.
Hallo Katrin Der LMH 6609 ist schon ein verdammt schneller Operationsverstärker, welches auf einen Steckbrett vermutlich zum Schwingen neigen wird. Bei solch schnellen OPs gehst du am besten folgendermaßen vor. Nimm eine Platine welche auf der obern Seite komplett eine Masse hat. Fräße mit einen kleinen Fräßer kleine Inseln aus der Oberfläche aus welche die Größe der Anschlußpads hat. Verwende ausschließlich SMD Bauteile.( 1206 oder 804 Baugröße lassen sich noch halbwegs händeln ). Bekannt wurde soas glaube ich unter Manhattenaufbau. Schalte keramische Kondensatoren 0,1uF auf kürzeste Wege zwischen den Stromversorgungsanschlüsse und Masse. ( Sie sind absolut wichtig ). Vermeide kapazitive Last am Ausgang. ( Eventuell einen 100 Ohm Widerstand in Reihe zum Ausgang schalten, wenn die nachfolgende Peripherie das zuläßt. schnelle Operationsverstärker neigen potentiell zum schwingen, wenn die Betriebsanschlüsse direkt am IC nicht wirklich über den gesamten Frequenzbereich, welches das IC kann, kalt sind. Ebenso ist eine kapazitive Last potentiell gefährlich. Den Kondensator im Rückkopplungszweig nur so groß wählen bis ein Rechteckstromimpuls kein Überschwingen mehr zeigt aber noch diemaximale Steilheit aufweist. Die Frage die ich mir stelle. Muss der OP so schnell sein? Langsamere OPs reagieren deutlich gutmütiger. Ralph Berres
Ich brauche ein klares Signal das 10ns Impuls auf dem Oszilloskop darstellt, deswegen die hohe Bandbreite des OP.
Hallo, mit diesem OPV wird es auf dem Steckbrett sowieso nix weil nur in SMD erhältlich. So wie es eigentlich bei den allermeisten Operationsverstärkern sehr hoher Bandbreite nun mal so ist.. Grüße Christian
Christian schrieb: > So wie es eigentlich bei den allermeisten > Operationsverstärkern sehr hoher Bandbreite nun mal so ist.. Naja es gab mal zugegebenermaßen nicht ganz so schnelle OPs Z.B. CLC410 Die gab es auch in 8p0ligen Dil-Gehäuse. Aber die sind Katrin ( oder doch Stepahnie? welcher Name ist denn jetzt zutreffend? ) vermutlich schon zu langsam. Ralph Berres
Hallo, ist die Schaltung nicht trotzdem zu langsam? Wenn du eine Puls mit 10ns anzeigen willst, sollte die Schaltung dann nicht eine Auflösung von mindestens 1ns haben? Dein OP hat vielleicht eine Open Loop Verstärkung von 900MHz, aber die geht durch deine Beschaltung deutlich in die Knie. Oben ist schon beschrieben worden, dass die Bandbreite bei 16MHz liegt. Das ist weit weg von 1ns.
Man könnte aber hinter dem OP ein Schmitttrigger schalten. Da würden die genannten OPs sehr wohl reichen. Schon mit einen 74S132 dürften man dem Ziel 10nS breit schon recht nahe kommen. Ralph Berres
Wenn es nur um die Dauer des Pulses geht würde ich gar keinen Verstärker einbauen. Den Stromausgang der Fotodiode einfach auf einen Widerstand (vllt. 100k). Dann fällt an dem die Spannung ab wenn ein Puls rein kommt. Mit dem Signal dann auf einen Gatterbaustein. Da gibt es schon welche die recht schnell sind. Oder auf einen High Speed Komparator (TLV3501). Irgendwas, das ein kurzes Delay hat. Oder brauchst du auch den Verlauf des Pulses in der Vertikalauflösung? Dann geht das natürlich nicht. Gruß
Ich muss die Dauer des Pulses und den Puls später mit einem Oszilloskop darstellen. DAZU ist die Schaltung da.
Also brauchst du später auch die Vertikalauflösung. Also brauchst du einen Verstärker, der 1ns auflöst. Meiner Erfahrung nach macht man das nicht mehr diskret, da die Kapazitäten beim Aufbau deine Bandbreite ruinieren. Dafür gibt es spezielle ICs die das machen. Vielleicht findest du was bei IC Haus. Für einen Aufbau auf dem Steckbrett ist das extrem sportlich die Aufgabe. Ich empfehle dir vorher schonmal die Bandbreite der Schaltung abzuschätzen, damit du danach festlegen kannst was der OP und seine Beschaltung können muss. Gruß
> Bei solch schnellen OPs gehst du am besten folgendermaßen vor.
Ich nehme in solchen Faellen immer normale Lochrasterplatinen. SMD
bekommt man da ja auch drauf indem man die Kupferringe wo es notwendig
wird mit dem Messer teilt.
Auf der Unterseite klebe ich dann einfach Kupferfolie auf. So hat man
eine komplette Masseflaeche.
Olaf
Jens W. schrieb: > Also brauchst du einen Verstärker, der 1ns auflöst. > Meiner Erfahrung nach macht man das nicht mehr diskret, da die > Kapazitäten beim Aufbau deine Bandbreite ruinieren. Noch etwas Bei so schnellen Flanken geht es eigentlich nur noch in 50 Ohm Technik, weil die Kabel das Signal ansonsten total versauen. Hauptsächlich durch Signalreflektionen am Ende der Leitung. Ralph Berres
Damit der Detektor schnell genug ist, braucht die Photodiode auch eine Vorspannung 10 ns sind auch schon so ziemlich das Limit für Si Photodioden, insbesondere wenn die Intensität nicht so hoch ist. In jedem Fall wird man die Schaltung auch noch irgendwie charakterisieren müssen, denn auch wenn man einen 12 ns Puls dann auf dem Scope sieht, ist nicht klar was vom Laser und was von der Schaltung kommt.
@ Jens W. (jensw) >Wenn es nur um die Dauer des Pulses geht würde ich gar keinen Verstärker >einbauen. >Den Stromausgang der Fotodiode einfach auf einen Widerstand (vllt. >100k). Dann fällt an dem die Spannung ab wenn ein Puls rein kommt. Mit >dem Signal dann auf einen Gatterbaustein. Da gibt es schon welche die >recht schnell sind. Oder auf einen High Speed Komparator (TLV3501). >Irgendwas, das ein kurzes Delay hat. Das ist die schlechteste aller möglichen Lösungen, wenn es um kurze Schaltzeiten geht. Denn 100kOhm und 5pF ergeben 500ns - das ist äuserst weit weg von den anvisierten 1ns, und man schafft noch nicht mal 1MHz.
Wenn die Intensität ausreicht kann man ggf. mit direkt nur einem Shunt arbeiten. Dann aber im Bereich 50 - 100 Ohm, und so dass es mit dem Wellenwiderstand der Kabel hin kommt. Muss man halt sehen ob die Auflösung am Oszilloskop ausreicht - ggf. eines mit fest 50 Ohm Eingang und entsprechend geringem Rauschen nehmen. Verstärken kann man ggf. auf der optischen Seite per Linse, indem man dafür sorgt das genügend Licht auf den kleinen Detektor kommt.
Schoen, dass man sich im 7. Semester eines Automatisierunsgsstudims getraut einen Verstaerker fuer 10ns Laserpulse zu bauen. Man kann so etwas diskret aufbauen, .. siehe "frontends.pdf" von Phil Hobbs. Ist eher abgehoben. Ich kann nur erzaehlen wie mans macht wenn hinreichend Licht da ist, dh ein 1mW Pulslaser Strahl. Das ist schon ordentlich Rumms. Die Pulsleistung ist dann schon in den kW. Man braucht eine schnelle diode, mit einer Flaeche von weniger als vielleicht 0.5mm^2, zB eine FDS010, FDS02, FDS015, FDS025 von Thorlabs Mit Vorspannung auf einen 100 Ohm Shunt, und von dort kapazitiv auf einen MAR6 + MAR7 oder aehnlich. Das sind 2GHz 20dB Mikrowellen Verstaerker
Ich habe letztens den LT6268-10 für einen TIA verwendet. 4GHz GBW. Vielleicht hilft das ja. Grüße
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Wanderer schrieb: > wenn hinreichend > Licht da ist, dh ein 1mW Pulslaser Strahl. Das ist schon ordentlich > Rumms. Die Pulsleistung ist dann schon in den kW. 1mW ist 1mW ist 1mW,,,und nicht 1kW. Oder meintest du 1mJ?
Hallo, für so schnelle Schaltungen gab es (früher) ECL-Logik mit ausgesuchten Funktionen der 74ger TTL-Logikbausteine. Höllenteuer und schwer zu handeln, zumindest ohne ausreichende Hf-Kenntnisse. Der oben schon erwähnte Manhattenaufbau könnte gerade noch hinhauen! Und die Meßmittel müssen natürlich auch stimmen. Hoffentlich habt ihr mindestens ein analoges 500Mhz-Oszilloskop mit 2 Kanälen zur Verfügung. Sonst wird das alles nichts... Wenn es nur auf die Länge des Pulses ankommt, dann würde ich mit einem schnellen Schmitt-Trigger an der Diode arbeiten. Wenn du auch die Amlitude brauchst, dann würde ich über einen Integrierer nachdenken. "Laserimpuls aufnehmen" ist allerdings etwas schwammig ausgedrückt. Das muß genauer gesagt werden! Und je nach der wirklichen Aufgabenstellung kann das auch schnell eine Sache für eine Dokterarbeit werden! Viel Spass und Erfolg Gruß Rainer
>Wanderer schrieb: >> wenn hinreichend >> Licht da ist, dh ein 1mW Pulslaser Strahl. Das ist schon ordentlich >> Rumms. Die Pulsleistung ist dann schon in den kW. > >1mW ist 1mW ist 1mW,,,und nicht 1kW. > >Oder meintest du 1mJ? Allenfalls etwas unpraezise ausgedrueckt. Ein Pulslaser, der 10ns Pulse mit einer Repetitionsrate von 10ms macht, also einer duty von 1e-6, hat bei einer mittleren Leistung von 1mW eine Pulsleistung von 1kW.
@Jens G. Der 100k Widerstand soll natürlich nicht in Reihe geschaltet werden. Ein Photodiode ist eine Stromquelle. Da schaltet man einen Widerstand parallel um die Stromquelle in eine Spannungsquelle zu verwandeln. Somit hängt kein Widerstand in Reihe und die 5pF des Tastkopfs lassen sich auch laden (abhängig vom Fotostrom). Klar, ob man die gewünschte Auflösung erreicht weiß ich nicht (ich kenne den Fotostrom ja nicht). Aber einen Versuch ist es wert. Vor allem da es scheint, dass die Schaltungen mit OPs nicht zum Ziel führen. Die Bandbreite des OP ist da nicht das Wichtigste. Der Aufbau ist das Problem. Die Leitungslängen und die Streukapazitäten sind zu hoch als dass man die geforderten 1ns erreicht (Prinzip shit-in shit-out). Um hier weitere Hilfestellungen geben zu können sind weitere Infos nötig: Wie sieht der Detektor aus (was ist das für eine Diode)? Was für Messequipment ist vorhanden? Wie groß ist das Budget? Was genau soll gemessen werden und mit welcher Auflösung und Genauigkeit? Grüße, Jens
Jens W. schrieb: > @Jens G. > > Der 100k Widerstand soll natürlich nicht in Reihe geschaltet werden. Das hatte auch niemand angenommen. > Somit hängt kein Widerstand in Reihe und die 5pF des Tastkopfs lassen > sich auch laden (abhängig vom Fotostrom). Aber nicht entladen. Das Entladen passiert ausschließlich über den 100K Widerstand. Genau deswegen wird da die genannte Zeitkonstante wirksam. Aber auch beim Laden nicht. Denn: > Ein Photodiode ist eine Stromquelle. Da schaltet man einen Widerstand > parallel um die Stromquelle in eine Spannungsquelle zu verwandeln. Du hast noch nie etwas mit Fotodioden gemacht, stimmts? Eine Fotodiode ist nur dann eine Stromquelle, wenn sie im Kurzschluß betrieben wird. In der Praxis also: an einem TIM. An einer hochohmigen Last wie deinem 100K Widerstand schafft die Fotodiode nicht mal annähernd den gleichen Strom wie im Kurzschluß. Statt dessen wird dann die Spannung limitiert auf die Diffusionsspannung des pn-Übergangs (abhängig vom Halbleitermaterial). Diese Trivialitäten kann man sogar schon bei Wikipedia nachlesen: https://de.wikipedia.org/wiki/Photodiode#Betriebsarten
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