Hallo, anbei ist mein Schaltungsversuch aufgezeichnet. Es soll mit einem Fotowiderstand(G9821) ein hochfrequentes Licht(20MHz) gemessen werden. Dazu soll der geringe Strom des Fotowiderstandes mit dem OPV(LT1190)verstärkt werden. Danach wird die verstärkte Spannung mit dem Komparator(LT1011) in eine Rechteckspannung gewandelt. Nun gibt es folgende Probleme: 1. Die Verstärkung von 0,1V auf 5V funktioniert nicht. V= 1 + 49k/1k = 50 2. Das verstärkte Signal verschiebt sich langsam in den negativen Bereich. Liegt das Problem an meiner Schaltung oder an Parametern des realen OPV. Im vorraus schonmal vielen Dank für eure Hilfe. Gruß micha
Micha schrieb: > Es soll mit einem > Fotowiderstand(G9821) ein hochfrequentes Licht(20MHz) gemessen werden. Geht wahrscheinlich überhaupt nicht. Mir ist jedenfalls kein LDR bekannt, der so schnell wäre.
20MHz mit Fotowiderstand? Vergiß es. Die schnellsten Fotowiderstände haben Ansprechzeiten im ms-Bereich. Meines Wissens ist Cadmiumsulfid auf der Liste der verbotenen Substanzen.
* In der Simulation sehe ich keine Verbindung zwischen der OPV-Versorgung und der Signal-Masse. * Wenn das zu verstärkende Sinus-Signal wirklich 20 MHz hat, dürfte 50MHZ GWB etwas zu wenig sein. Versuch mal in der Simu testweise eine viel niedrigere Frequenz.
Micha schrieb: > Liegt das Problem an meiner Schaltung Ja. Deine 15V Versorgung ist floating. Aber sie funktioniert sowieso nicht: Ein Fotowiderstand ist nicht so schnell. Du musst schon eine Photodiode verwenden. Und warum verstärken wenn du sowieso ein Rechtecksignal haben willst ? Und warum einen gleichspannungsgekoppelten Verstärker aufbauen, wenn du nur 20Khz verstärken musst ? Photodioden würde man mit Transimpedanzverstärkern verstärken, dann ist das Signal exakt abhängig von der Menge dees lichteinfalls. 20MHz Signale würde man mit einem Filter verstärken, der nur 20MHz durchlässt. Damit wird die Schaltung umgebungslichtunabhängig und störfest und rauscht nicht. Was dann als Komparatir folgt, ich denke ein sich selbst an den Pegel anpassender wäre wohl besser als einer der nicht reagiert.
.. und G9821 könnte auch eine Photodiode sein, die bis in den GHz-Bereich geht. Wenn es um die Verstärkung des Photodiodenstroms geht, scheint häufig ein Transimpedanzverstärker benutzt zu werden. Vielleicht solltest Du einmal diese Richtung einschlagen.
Achim H. schrieb: > G9821 könnte auch eine Photodiode sein, die bis in den > GHz-Bereich geht. Ja, und dann hat sie den Verstärker bereits eingebaut und diese Beschaltung ist überhaupt Murx. https://www.hamamatsu.com/jp/en/product/alpha/P/4107/G9821-22/index.html
Hallo, ich habe mal versucht die Hinweise umzusetzten, doch nun gibt es wieder neue Probleme. Die Schaltung und einen Auszug aus dem Datenblatt habe ich angehangen. Folgendes soll mit der Schaltung umgesetzt werden: Ein hochfrequentes Lichtsignal mittels einer Fotodiode vom Typ G9821-22 in ein elektrisches Signal zu wandeln. Da der Ausgangsstrom der Fotodiode sehr klein ist, muss der Strom verstärkt werden. Dies geschieht mit Hilfe eines CV-OPV ( Current-Voltage-Operationsverstärker). Um das Messsignal digital auswerten zu können, wird aus der Eingangsspannung durch den Komparator eine Ausgangsspannung von 5V Rechteckspannung generiert. Nun ergeben sich folgende Probleme: 1.Der Strom aus der Fotodiode ist abhängig von der Beleuchtungsstärke. Ist die Dimensionierung von Cf und Rf abhängig vom Strom und der Frequenz des Stromes aus der Fotodiode? Welche Funktion hat die RC-Schaltung und worauf ist sie auszulegen? 2.Auf welche Parameter ist bei der Auswahl des CV-OPV zu achten? 3.Auf welche Parameter ist bei der Auswahl des Komparators zu achten? 4.R1 und R2 sind für die Hysterese des Komparators eingebaut. R2 beeinflusst wie breit die Hysterese wird. Muss bei hohen Frequenzen noch etwas Zusätzliches beachtet werden? 5.Ua soll eine 5V TTL Spannung sein. Der High-Pegel liegt bei größer 2V und der Low-Pegel bei kleiner 0,8 V. Um am Ausgang bei Ua einen High-Pegel zu erzielen, wird Uref auf 2 V gesetzt. D.h. die Hysterese 1,2V groß sein muss, damit der Low-Pegel ab 0,8 V schaltet. Ist das richtig? Denn das wird bedeutet, dass der High-Pegel dann bis 0,8 V geht. Oder liege ich falsch? Ich danke euch wieder im Vorraus für die vielen Hinweise.
@ Micha (Gast) >Ein hochfrequentes Lichtsignal mittels einer Fotodiode vom Typ G9821-22 Das ist keine normale Photodiode sondern ein Photodiode + Verstärker! Hat doch der Vorredner mit seinem Link gezeigt! Das Ding geht bis 2,5 Gbit/s und ist für 50 Ohm Technik gedacht, was bei der Geschwindigkeit logisch ist! >in ein elektrisches Signal zu wandeln. Da der Ausgangsstrom der >Fotodiode sehr klein ist, Der Vorverstärker liefert ein Spannungssignal mit 1,5V/mW Eingangsleistung. Das ist schon recht viel. > muss der Strom verstärkt werden. Spannung, denn du hast keinen direkten Zugriff auf die Photodiode. >Current-Voltage-Operationsverstärker). Um das Messsignal digital >auswerten zu können, wird aus der Eingangsspannung durch den Komparator >eine Ausgangsspannung von 5V Rechteckspannung generiert. Ja. Aber da der Vorverstärker relativ gut ist, brauchst du wahrscheinlich nur einen Komparator. >1.Der Strom aus der Fotodiode ist abhängig von der >Beleuchtungsstärke. Ist die Dimensionierung von Cf und Rf abhängig vom >Strom und der Frequenz des Stromes aus der Fotodiode? Rf legt die Verstärkung des Transimpedanzverstärkers fest. Cf muss so gewählt werden, daß der Verstärker nicht schwingt. https://www.mikrocontroller.net/articles/Lichtsensor_/_Helligkeitssensor#Konstantstromquelle_mit_Transimpedanzverst.C3.A4rker >2.Auf welche Parameter ist bei der Auswahl des CV-OPV zu achten? Hohe Bandbreite, wenig Eingangsstrom, ggf. wenig Rauschen. >3.Auf welche Parameter ist bei der Auswahl des Komparators zu achten? Er muss schnell genug sein. >4.R1 und R2 sind für die Hysterese des Komparators eingebaut. R2 >beeinflusst wie breit die Hysterese wird. Muss bei hohen Frequenzen noch >etwas Zusätzliches beachtet werden? >5.Ua soll eine 5V TTL Spannung sein. Der High-Pegel liegt bei größer 2V >und der Low-Pegel bei kleiner 0,8 V. Dein TTL ist praktisch eher CMOS, das nahe 0V und nahe 5V liegt. Echtes TTL ist kaum noch in der Praxis vorhanden. > Um am Ausgang bei Ua einen >High-Pegel zu erzielen, wird Uref auf 2 V gesetzt. D.h. die Hysterese >1,2V groß sein muss, damit der Low-Pegel ab 0,8 V schaltet. NEIN! Dein Komparator arbeitet mit ganz anderen Schaltschwellen am EINGANG! Du braucht kein riesiges Signal, da reichen ca. 100mVpp. Die Schaltschwelle legt man auf ca. 50mV mit vielleicht 10mV Hystese. >geht. Oder liege ich falsch? Ja. Du verwechselst die Pegel, welche von TTL gefordeert werden mit den Eingangspegeln deines Komparators. Du musst erstmal ein paar Parameter kären. Wie groß ist die optische Eingangsleistung? Wie groß ist die minimale EIngangsfrequenz? Und zu guter Letzt, was eigentlich Nr.1 ist. Was willst du INSGESAMT erreichen? Siehe Netiquette.
Micha schrieb: > in hochfrequentes Lichtsignal mittels einer Fotodiode vom Typ G9821-22 > in ein elektrisches Signal zu wandeln. Da der Ausgangsstrom der > Fotodiode sehr klein ist, muss der Strom verstärkt werden. Der wesentliche Punkt wurde schon von Nachtmixt beschrieben: deine Photodiode ist nicht eine einfache Photodiode, sondern sie hat schon einen Verstärker integriert. Sie gibt also keinen kleinen Photostrom aus. Sondern sie gibt bereits eine Spannung aus. Auch die Tatsache, dass Sie eine Auto Gain Control besitzt solltest du bei deiner Anwendung berücksichtigen (d.h. sie versucht, ihre Verstärkung jeweils an die einfallende Lichtstärke anzupassen). Dein gesamter Ansatz (Photostrom mit TIA verstärken) würde für eine "normale" Photodiode passen. Für diesen Detektor ist er aber unsinnig. Also nochmal deutlich: *Dein Schaltungskonzept taugt für diesen Sensor überhaupt nicht*. Da bräuchtest du stattdessenen einen AC-gekoppelten Spannungsverstärker. Micha schrieb: > 3.Auf welche Parameter ist bei der Auswahl des Komparators zu achten? dass er schnell genug ist für deine 20MHz Micha schrieb: > 5.Ua soll eine 5V TTL Spannung sein. Der High-Pegel liegt bei größer 2V > und der Low-Pegel bei kleiner 0,8 V. Um am Ausgang bei Ua einen > High-Pegel zu erzielen, wird Uref auf 2 V gesetzt. D.h. die Hysterese > 1,2V groß sein muss, damit der Low-Pegel ab 0,8 V schaltet. Ist das > richtig? Denn das wird bedeutet, dass der High-Pegel dann bis 0,8 V > geht. Oder liege ich falsch? Du vermischst hier die Pegelanforderungen an einem TTL-Input (den du mit deinem Komparator treiben willst) mit den Pegeln, die dein Vorverstärker ausgibt. Beides hat wenig miteinander zu tun. Dein Uref sollte dem Mittelwert deines Vorverstärkerausgangs entsprechen. Und die Größe der Hysterese sollte sich daran orientieren, wie groß die Amplitude des Signals am Vorverstärkerausgang ist und wie viel "overdrive" dein Komparator benötigt, um sicher und schnell umzuschalten.
Unabhängig von dem speziellen Empfangselement: - für 20MHz Signalfrequenz kann ein LT1190 mit GBW 50MHz gerade mal noch v=2.5, keine v=50! - im handgezeichneten Bild vom Eröffnungspost liegt der 49k an falscher Stelle - der LT1011 Komparator dürfte auch schon bei 1MHz am Ende angelangt sein. - der Sensor hat eine Single Mode Faseranbindung. Hast du dein Licht auf einem solchen LWL?
Hallo, das Ziel ist aus dem analogen Signal von der Fotodiode ein digitales Signal zu generieren. Die Fotodiode mit Vorverstärker ist der Eingang meiner Schaltung und das Rechtecksignal soll das Ausgangssignal sein. Um die Schaltung zu dimensionieren muss ich das Eingangssignal genauer kennen? Ich habe gedacht, dass ich für alle möglichen Frequnzen ein Ausgangssignal generieren kann. Dadurch das die Fotodiode einen Vorverstärker hat, kann ich meinen Komparator direkt an die Fotodiode anschließen? Das bedeutet ich muss einen Komparator finden der eine ausreichende Slewrate hat um Cutoff Frequenz der Fotodiode zu schalten?
@ Micha (Gast) >das Ziel ist aus dem analogen Signal von der Fotodiode ein digitales >Signal zu generieren. Das ist nur ein Teilziel. Was soll dein GESAMTAUFBAU machen? >Die Fotodiode mit Vorverstärker ist der Eingang meiner Schaltung und das >Rechtecksignal soll das Ausgangssignal sein. Schon klar. >Um die Schaltung zu dimensionieren muss ich das Eingangssignal genauer >kennen? Das wäre von Vorteil. > Ich habe gedacht, dass ich für alle möglichen Frequnzen ein > Ausgangssignal generieren kann. Nö, nur in einem bestimmten Bereich. Unterhalb von 3kHz macht der Vorverstärker langsam zu, denn der ist wechselspannungsgekoppelt bzw. die AGC arbeitet dort. Über 2,5 Gbit/s wird auch irgendwann mal Feierabend sein. Dazwischen ist viel möglich. >Dadurch das die Fotodiode einen Vorverstärker hat, kann ich meinen >Komparator direkt an die Fotodiode anschließen? Wenn das optische Eingangssignal stark genug ist. Aber Vorsicht, das ding hat einen differentiellen Ausgang, also braucht man einen differentiellen Komparator oder einen Wandler von differentiell auf single ended. > Das bedeutet ich muss >einen Komparator finden der eine ausreichende Slewrate hat um Cutoff >Frequenz der Fotodiode zu schalten? Klingt sinnvoll. Ein 1 MHz Komparator hat bei 20 MHz schlechte Karten.
Hallo, ich habe nochmal eine ganze Menge verändert. 1. Es handelt sich nun um die Fotodiode FGA01 2. Es soll eine Teilentladung detektiert werden, aber mein Teil der Aufgabe ist es, das ankommende Licht zu verstärken und daraus ein digitales Signal zu machen. Dafür habe ich eine Transimpedanzverstärker Schaltung mit einem LMH6629 und eine Komparator-Schaltung mit einem LTC6752 gezeichnet. Der Schaltplan ist im Anhang. Kann die Schaltung so funktionieren? Was kann ich im Vorfeld noch überprüfen.Um zu wissen, ob die Schaltung anfängt zu schwingen oder ob andere Störgrößen einwirken. Ansonsten würde ich das Layout der Schaltung in die Werkstatt geben und danach testen. Vielen Dank für eure Unterstützung.
Micha schrieb: > Kann die Schaltung so funktionieren? Nein. Der + Eingang deines Transimpedanzverstärkers liegt auf 2,5V. Der OPV wird daher über die Rückkopplung versuchen, auch den - Eingang aufs +2,5V zu bringen. Das schafft er aber nicht, weil die Fotodiode schon bei kleineren Vorwärtsspannungen zu leiten beginnt. Der OPV-Ausgang wird also fest an den "oberen Anschlag" gehen, der Lichteinfall hat keinen Einfluss.
Achim S. schrieb: > Micha schrieb: >> Kann die Schaltung so funktionieren? > > Nein. > > Der + Eingang deines Transimpedanzverstärkers liegt auf 2,5V. Der OPV > wird daher über die Rückkopplung versuchen, auch den - Eingang aufs > +2,5V zu bringen. > > Das schafft er aber nicht, weil die Fotodiode schon bei kleineren > Vorwärtsspannungen zu leiten beginnt. Der OPV-Ausgang wird also fest an > den "oberen Anschlag" gehen, der Lichteinfall hat keinen Einfluss. Ok, ich habe auch nicht so ganz verstanden warum der positive Eingang nicht direkt an die Masse geht. Aber die Schaltung habe ich aus dem Datenblatt vom LMH6629 entnommen. Die Schaltung ist im Anhang. Außer dass die Fotodiode in meiner Schaltung umgedreht ist, müsste es doch der Schaltung aus dem Datenblatt entsprechen?
>Die Schaltung ist im Anhang. Außer dass die Fotodiode in meiner >Schaltung umgedreht ist, müsste es doch der Schaltung aus dem Datenblatt >entsprechen? Wie das? Die Diode haste auf Masse geklemmt - damit ist es nicht daselbe. Also entweder ebenfalls auf +Ub klemmen, oder, wenn an Masse, dann die PD andersherum polen (in letzterem Falle haste dann aber auch anderherumgepolte Ausgangsspannung).
Hallo, die oben gezeigte Verstärker (LTC 6268 http://www.linear.com/product/LTC6268) + Komparatorschaltung (LTC 6752 http://www.linear.com/product/LTC6752) (Bild Schaltplan) hat folgendes Problem. Der Schaltzustand von Low nach High funktioniert ohne Schwingen, doch beim schalten von High nach Low fängt der Komparator an zu schwingen (Bild SCR04). Sobald die Messspitze kurz angehoben und wieder auf die Platine gesetzte wird, ist keine Schwingung mehr zu erkennen. Nun habe ich verschiedene Ideen woran es liegen kann, aber bevor ich eine neue Platine fertigen lasse hätte ich gerne einen Rat zu meinem Problem. 1. Es könnt daran liegen, dass die Fotodiode nicht auf der Platine angelötet ist, sondern gesteckt. Dadurch eventuell Einkopplungen? Aber auch bei niedriger Frequenz (1 Hz) tritt das Problem auf. Außerdem schwingt der Verstärker nicht. 2. Es könnt an der zu geringen Massefläche am Komparator liegen? Die Leiterbahn hat eine Breite von 20 mil. 3. Es könnte an der fehlenden Hysterese liegen? Aber dann sollte es auch beim Übergang von Low nach High schwingen? 4. Es könnte daran liegen, dass der Ausgang vom Komparator wird nicht abgeschlossen ist? Um das zu testen habe ich einen SMA Stecker an den Ausgang gehangen und mit einem Koaxialkabel an das Oszilloskop gehangen. Der Eingang am Oszilloskop ist auf 50 Ohm eingestellt. Doch jetzt ist beim Umschalten von Low auf High der High Wert nur noch bei 2,7V statt 2,3V. Und beim Umschalten von High nach Low schwingt der Komparator wieder. 5. Beim Layout der Platine ist mir ein Fehler unterlaufen. Zur Entkopplung der positiven Versorgungsspannung geht die Leiterbahn an den Ferrit und von dort direkt an den Pin des Komparators. (siehe Layout der Platine) Die Kondensatoren sind hinter dem Ferrit, aber eigentlich sind sie trotzdem parallelgeschaltet und müssten die Versorgungsspannung puffern. Oder wirkt sich das doch aus? 6. Liegt das Problem vielleicht gar nicht am Komparator, sondern an der Schaltung allgemein? Vielen Dank für eurer Unterstützung.
Manfred schrieb: > Micha schrieb: >> fängt der Komparator an zu schwingen > > Suchwort: Hysterese Warum tritt das Problem, dann nur von High zu Low und nicht von Low zu High auf? Und warum ist das Problem behoben, wenn die Messspitze kurz angehoben und wieder angesetzt wird?
Micha schrieb: > Warum tritt das Problem, dann nur von High zu Low und nicht von Low zu > High auf? Und warum ist das Problem behoben, wenn die Messspitze kurz > angehoben und wieder angesetzt wird? "Hyterese" ist das Stichwort, wie du das Problem sehr wahrscheinlich löst. Es ist nicht die detaillierte Analyse, warum es genau bei bestimmten Bedingungen zum Schwingen kommt. Dein Komparator ist sehr schnell, der kann tatsächlich eine gewisse Schwingneigung haben. Eventuell läuft das sogar über eine Rückwirkung deines Komparators auf den TIA (d.h. auch der TIA gehört vielleicht mit zum schwingenden System). > Warum tritt das Problem, dann nur von High zu Low und nicht von Low zu > High auf? Asymmetrien im internen Aufbau des Komparators, unterschiedlich kräftige Flanken, .... > Und warum ist das Problem behoben, wenn die Messspitze kurz > angehoben und wieder angesetzt wird? Wahrscheinlich ist die Messspitze (bzw. deren Kapazität) notwendig, um die Schwingbedingung beim Umschaltpunkt zu erfüllen. Wenn du mal über den kritischen Punkt raus bist, ist das System wieder stabil und macht sich auch nichts mehr aus der Kapazität am Ausgang.
Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.