Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Transimpedanzwandler auf Masse


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von Friedrich (Gast)


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Hallo zusammen,

ich habe einen Transimpedanzwandler mit Rückkopplung 10 MOhm für 
schwache Photodioden-Signale und dahinter noch zwei weitere 
nicht-invertierende Verstärkerstufen a 11-fach und 151-fach.

Wenn ich die Photodiode überbrücke, d.h. Masse am invertierenden Eingang 
liegt, bekomme ich am Ausgang einen vollen Ausschlag. Mal positiv, mal 
negativ.

Kann dies daran liegen, dass ich zur Spannungsversorgung zwei Batterien 
verwende, deren Spannugen nicht immer exakt gleich sind?
Oder muss die Ursache eine andere sein?

Beste Grüße

Friedrich

von John D. (drake)


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Schaltung? Welche OpAmps?
Dir ist klar, dass die Offsetspannung der ersten beiden OpAmps um das 
1661-fache verstärkt wird (vereinfacht ausgedrückt)?

von Wolfgang (Gast)


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Friedrich schrieb:
> Kann dies daran liegen, dass ich zur Spannungsversorgung zwei Batterien
> verwende, deren Spannugen nicht immer exakt gleich sind?

Guckst du Datenblatt "Supply-voltage rejection ratio"

von Friedrich (Gast)


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Die Schaltung ist so simpel wie beschrieben. Transimpedanzwandler, 2 
nicht-invertierende (1kOhm + 10 bzw. 150 kOhm) und 5V Spannungswandler 
7805/7905 für die Spannungsversorgung + Abblockkondensatoren. Wenn nun 
eine Batterie z.B. 6 V und die andere 9 V hat - kann der 7805 das 
merken, oder wird das ausgeglichen?

Der OPV ist der AD 8620. Die Offsetspannung/der Offsetstrom kann nicht 
die Ursache sein, da das Ergebnis hier im mV-Bereich liegt. Ich sehe 
aber volle +-5V. Außerdem ist dieser "Offset" ja nur da, wenn ich die 
Photodiode überbrücke. Lasse ich sie drin, so ist dies nicht der Fall 
und das Signal rauscht rein statistisch um die 0V.

von Helmut S. (helmuts)


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Die Si-Photodiode hat 100MegaOhm Innenwiderstand. Den kannst du nicht 
durch einen Kurzschluss ersetzen. Einfach einen C mit x-pF hinmachen 
wäre die richtige Ersatzschaltung. Das x ist die Kapazität der 
Photodiode bei 0V aus dem Datenblatt.

: Bearbeitet durch User
von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Friedrich schrieb:
> Wenn nun eine Batterie z.B. 6 V und die andere 9 V hat - kann der 7805
> das merken, oder wird das ausgeglichen?
Wenn eine Batterie mit 6V an einen 7805 angeschlossen ist, dann 
funktioniert der nicht mehr wie vorgesehen, weil er 2V zum Regeln 
braucht. Aber du kannst die Spannung am Reglerausgang ja ganz einfach 
mal messen.

> Die Schaltung ist so simpel wie beschrieben.
Die Sprache der Elektronik ist der Schaltplan. Warum postest du nicht 
einfach einen mit Bauteilnamen und -werten? Dann kann man leichter was 
erkennen. Und auch, ob du mit "Transimpedanzverstärker" das meinst, was 
andere meinen...

von Phil (Gast)


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Überleg Dir doch einfach mal wie groß der Strom sein müsste, wenn Du die 
Offsetspannung der Eingangsstufe satt kurzschließt und ob es nicht alles 
genau so funktioniert wie es soll.

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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John D. schrieb:
> Dir ist klar, dass die Offsetspannung der ersten beiden OpAmps um das
> 1661-fache verstärkt wird (vereinfacht ausgedrückt)?

Schlimmer noch:

Wird der Eingang einfach kurzgeschlossen, wird die Offsetspannung des
ersten der drei Opamps um dessen Open-Loop-Verstärkung multipliziert mit
den von dir genannten 1661 verstärkt. Das kann in die Milliarden gehen.

Aber auch der normale Betrieb mit hochohmiger Quelle ist problematisch,
da die Offsetspannung immer noch mit 1661 verstärkt wird.

Die extrem hohe Transimpedanz von 10MΩ·1661≈1,7E10 lässt vermuten, dass
du Ströme in der Größenordnung von 100pA und darunter messen möchtest.
Da wirst du mit nahezu allen Dreckeffekten konfrontiert werden, die die
Elektronik so zu bieten hat. Deswegen ist dein Vorhaben etwas für
absolute Spezialisten.

von Georg (Gast)


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Yalu X. schrieb:
> Deswegen ist dein Vorhaben etwas für
> absolute Spezialisten.

Kann man schon hinkriegen, aber der erste Schritt wäre, einen für diesen 
speziellen Zweck geeigneten OpAmp zu verwenden und nicht irgendeinen 
Feld/Wald/Wiesen-Typ. Da der TO sich dazu nicht äussern will, kann man 
ihm auch nicht weiterhelfen.

Fazit: einen Spezialisten beauftragen.

Georg

von Friedrich (Gast)


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Vielen Dank für die vielen Antworten!

Ich glaube, dass es dafür jetzt zu spät ist. Die Schaltung ist Teil 
eines Masterarbeits-Experimentes und ich versuche jetzt zu verstehen, 
warum sie sich so komisch verhalten hat. Aber dies sind ja alles gute 
Erklärungs-Ansätze.

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