Hallo zusammen. Ich habe ein Verständnisproblem, warum meine Schaltung nicht will, wie ich will. Ich möchte, dass eine Photodiode mir einen Strom ausgibt, wenn sie Licht sieht. Da ich nur PSpice for TI 2020 besitze, habe ich nicht die Möglichkeit, eine richtige Photodiode einzubauen, und ich habe daher eine AC-Quelle genommen und dahinter eine normale Diode gesetzt. Hinter der Diode sieht der Spannungsverlauf also aus wie im Anhang. Dahinter kommt ein OPV, und dahinter ein MOSFET. Vorgaben: Der Verbraucher R5 soll 5V bekommen, und er verbraucht 10W (für Kühlung sorge ich dann) – wenn die Photodiode genügend Licht sieht (ab Dämmerung). Es soll am Tage funktionieren. Das Problem ist, dass der MOSFET am Gate nicht die Spannungen bekommt, die er sollte. Die Spannung ist negativ! Ich möchte keinen Komparator verwenden. Die Spannung soll langsam steigen.
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Bartosz B. schrieb: > Da ich nur PSpifor TI 2020 besitze, habe ich nicht die Möglichkeit, > eine richtige Photodiode einzubauen, und ich habe daher eine AC-Quelle > genommen und dahinter eine normale Diode gesetzt. das hat aber mit dem Verhalten einer Fotodiode nichts zu tun. du simulierdt dass eine Fotospannung von 2,197V erzeugt wird- das macht aber keine Fotodiode. der übliche Ansatz für dich wäre ein Transimpedanzverstärker, die den Fotostrom in einer Spannung umsetzt. Bartosz B. schrieb: > Die Spannung ist negativ dann musst du die Diode umdrehen.
Achim S. schrieb: > Bartosz B. schrieb: >> Da ich nur PSpifor TI 2020 besitze, habe ich nicht die Möglichkeit, >> eine richtige Photodiode einzubauen, und ich habe daher eine AC-Quelle >> genommen und dahinter eine normale Diode gesetzt. > > das hat aber mit dem Verhalten einer Fotodiode nichts zu tun. du > simulierdt dass eine Fotospannung von 2,197V erzeugt wird- das macht > aber keine Fotodiode. Stimmt, da habe ich etwas hochgegriffen. Ihc sollte ne Stromquelle nehmen. > > der übliche Ansatz für dich wäre ein Transimpedanzverstärker, die den > Fotostrom in einer Spannung umsetzt. Ok, muss ich mich einlesen. > > Bartosz B. schrieb: >> Die Spannung ist negativ > > dann musst du die Diode umdrehen. Nee, ich habe das absichtlich gemacht, weil der Fotostrom ja auch im negativen Bereich ist - wenn eine Fotodiode angeschlossen ist.
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Bartosz B. schrieb: > Nee, ich habe das absichtlich gemacht, weil der Fotostrom ja auch im > negativen Bereich ist - wenn eine Fotodiode angeschlossen ist. Ich dachte, wir reden schon über die reale Schaltung, in der eine Fotodiode angeschlossen ist. Wie auch immer: wenn du die Schaltung mit Fotodiode so aufbaust wie in der Simu gezeigt, wird die Ausgangsspannung des OPV immer negativ sein (und nicht wesentlich über -2,5V hinauskommen). Bartosz B. schrieb: > Stimmt, da habe ich etwas hochgegriffen. Ihc sollte ne Stromquelle > nehmen. Für die Simu: ja, eine Stromquelle parallel zur Diode. Und die Stroquelle so angesteuert, dass Sie nur Strom in einer Richtung liefert (der Sinusquelle also einen Offset überlagern). Und zwar in der Richtung, dass der Strom über die Diode zurückfließen kann (wenn eine entsprechend hohe Spannung erreicht wird.)
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So herum, richtig? Zur Schaltung: Ich möchte mit diesem Programm möglichst gut die reale Schaltung simulieren. Zum Transimpedanzverstärker: ich hab ihn nun drin. Die Schaltung enthält noch komische Werte. Sind die Bauteile die richtigen?
Bartosz B. schrieb: > So herum, richtig? Nein: die Polarität von Stromquelle und Diode passen nicht zueinander, eins von beiden muss gedreht werden. Für den Einsatz beim Transimpedanzverstärker ist die Polung der Diode richtig, die Stromquelle muss umgedreht werden. (Für deinen vorherigen nichtinvertierenden Verstärker hätte dagegen die Diode umgedreht werden müssen). In der Simu hast du jetzt einen Fotostrom von 125mA angesetzt, sehe ich das richtig? Das passt eher für eine Solarzelle als für eine Fotodiode. Dort sind Ströme im sub-mA Bereich üblicher. (Welche Fotodiode willst du denn in deiner Schaltung einsetzen?) Was den Transimpedanzverstärker angeht: wirf den 1Ohm Widerstand raus, der gehört dort nicht rein. Und mach aus dem Rückkoppelwiderstand etwas vernünftig großes. Der Fotostrom multipliziert mit dem Rückkoppelwiderstand ergibt die Spannung am Ausgang des Transimpedanzverstärkers. Also bei 1mA Fotostrom z.B. 5kOhm in die Rückkopplung.
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Achim S. schrieb: > die > Stromquelle muss umgedreht werden. Habe ich auch gerade bemerkt, danke! > In der Simu hast du jetzt einen Fotostrom von 125mA angesetzt, sehe ich > das richtig? Das passt eher für eine Solarzelle als für eine Fotodiode. > Dort sind Ströme im sub-mA Bereich üblicher. (Welche Fotodiode willst du > denn in deiner Schaltung einsetzen?) OSRAM Fotodiode TO-39 820 nm 55 ° BPW 21 weil sie ausreichend das Tageslicht, was auch wir Menschen sehen, abdeckt. https://www.conrad.de/de/p/osram-fotodiode-to-39-820-nm-55-bpw-21-152977.html > > Was den Transimpedanzverstärker angeht: wirf den 1Ohm Widerstand raus, Ja, das war nur, damit ein Net-Label generiert wird. Kam noch aus Experimenten von heute Nachmittag. > der gehört dort nicht rein. Und mach aus dem Rückkoppelwiderstand etwas > vernünftig großes. Der Fotostrom multipliziert mit dem > Rückkoppelwiderstand ergibt die Spannung am Ausgang des > Transimpedanzverstärkers. Also bei 1mA Fotostrom z.B. 5kOhm in die > Rückkopplung. Ok, habe ich. Am Gate des Mosfet kommen 0V bis -9,..V an. Das ist nicht gut. Die Stromquelle ist auf 1 mA, der Rückkoppl.-widerstand bei 5kΩ, um 5V zu bekommen. Ich weiß, dass hier gilt Ua = -R*I, demzufolge negativ ist. Kann man das mit einem Bauteil *(-1) nehmen und auf 5V kommen?
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Hm: vielleicht interpretiere ich auch die Polaritätsangabe der Stromquelle in deinem Simulationsprogramm falsch. In Anhang jedenfalls mal die richtige Polarität mit LTSpice. Dort sieht man der Quelle imho deutlich an, in welcher Richtung der Strom fließt... Bartosz B. schrieb: > OSRAM Fotodiode TO-39 820 nm 55 ° BPW 21 Die schafft Fotoströme bis zu 20µA - da brauchst du eine größere Verstärkung Bartosz B. schrieb: > Am Gate des Mosfet kommen 0V bis -9,..V an. Das ist nicht gut. Hm: vielleicht interpretiere ich auch die Polaritätsangabe der Stromquelle in deinem Simulationsprogramm falsch. In Anhang jedenfalls mal die richtige Polarität mit LTSpice gezeigt. Dort sieht man der Stromquelle imho deutlich an, in welcher Richtung der Strom fließt...
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Ich habe nun Folgendes gemacht - Widerstand auf 250kΩ, damit ich mit 20µA auf 5V komme - ich denke, die Polaritätsrichtung haben wir beide falsch verstanden. Daher Quelle als auch Diode gedreht. So gut? Nun kommen 0 bis 9,..V am Gate an. Wegen des Offsets an der Quelle
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Achim S. schrieb: > Bartosz B. schrieb: >> Wieso frage ich mich? > > weil der Strom an Eingang Werte von 0 bis 40uA abdeckt. Habe meine Antwort vor 10 Sekunden korrigiert 👍
Nur der MOSFET schaltet noch nicht durch. Es gehen nur 250 µA durch
Bartosz B. schrieb: > Nur der MOSFET schaltet noch nicht durch. Es gehen nur 250 µA > durch Nimm mal das Modell eines realen MOSFET.
wenn du die reale Schaltung aufbaust: Bau die Diode so ein, wie in meiner Simu gezeigt. (oder probiere meinetwegen beide Varianten und wähle die richtige) deine Diode hat eine hohe Kapazität. in der Schaltung kann es sein, das dein TL031 schwingt. du musst ihn ggf. etwas"bremsen" mit einer kleinen Kapazität parallel zum Rückkoppelwiderstand
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Sieht gut aus, wie ich finde. Was sagst du? edit Ich bemerke gerade, dass der Kondensator viel kleiner gestaltet werden muss.
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Bartosz B. schrieb: > Sieht gut aus, wie ich finde. Was sagst du? die Diode muss in der Schaltung andersrum rein. und um die Stabilität zu prüfen kannst du Mal eine Kapazität parallel zur Diode schalten, die zu deiner BPW21 passt.
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Achim S. schrieb: > Bartosz B. schrieb: >> Sieht gut aus, wie ich finde. Was sagst du? > > die Diode muss in der Schaltung andersrum rein. > > und um die Stabilität zu prüfen kannst du Mal eine Kapazität parallel > zur Diode schalten, die zu deiner BPW21 passt. Wie findest du die Ergebnisse? Der MOSFET sieht am Gate immer noch -5V. Ich habe die Offsetspannung runtergenommen. Aber die Diode müsste das doch aufnehmen. (zumindest wenn wir 0,7V hätten)... ?
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Beitrag #6634896 wurde vom Autor gelöscht.
Bartosz B. schrieb: > Aber die Diode müsste das doch aufnehmen. nein. Bartosz B. schrieb: > Ich habe die Offsetspannung runtergenommen. warum?
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Nur probehalber, vorhin. Ich nutze jetzt 10 µA Wechselspannungsanteil und 10 µA Gleichspannungsanteil. So dass ich hinten am Mosfet-Gate 0 bis +5V habe. Damit hoffe ich eine echte Fotodiode simuliert zu haben, die in der Praxis nur Strom in eine Richtung liefert. Die Kapazität, die ich zum Stören eingebaut habe, hat die Schaltung vertragen; so fern ich das sehen kann. Die kann wieder raus, nehm ich an?
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Bartosz B. schrieb: > Die kann wieder raus, nehm ich an? die ist in der Simu um die Eigenschaften deiner Fotodiode halbwegs zu beschreiben. wenn dir das egal ist kannst du die rausnehmen. wenn du ein realistisches Diodenmodell hast, das die Kapazität richtig beschreibt, solltest du natürlich keine zusätzliche Kapazität daneben setzen.
Achim S. schrieb: > Bartosz B. schrieb: >> Die kann wieder raus, nehm ich an? > > die ist in der Simu um die Eigenschaften deiner Fotodiode halbwegs zu > beschreiben. wenn dir das egal ist kannst du die rausnehmen. Genau so habe ich das verstanden. > wenn du ein realistisches Diodenmodell hast, das die Kapazität richtig > beschreibt, solltest du natürlich keine zusätzliche Kapazität daneben > setzen. Gut, dann weiß ich Bescheid. Wenn du nichts mehr hast, dann lasse ich die Schaltung so. Ich bedanke mich bei dir für die Mithilfe! 👍
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