Hallo liebe community!! ich versuche einen transimpedanzverstaerker aufzubauen, welcher mein signal einer photodiode verstaerken soll. Dabei erhaelt meine photodiode ein 5kHz signal einer LED (rot). Es sollen verschieden hohe spannungen in abhaengigkeit der intensitaet der LED am ausgang des TIV gemessen werden (max. jedoch 1.2V). Benutzt wird eine Photodiode - bpw21- von siemens. Maximal erzeugt er einen Strom von 200uA. Welcher operationsverstaerker ist sinnvoll?? Und wie beschalte ich sie? Die standardschaltung von wikipedia für einen TIV kennt jeder. Aber wie dimensioniert man RG1, RG2 und Offset an den Pins des OPV? Und wie wird der Kondensator, welcher parallel am rueckkopplungswiderstand liegt dimensioniert? Ich habe an meinem Oszilloskop oftmals schwingungen im hohen kHz bereich beobachtet. Wie können diese kompensiert werden? Ich waere dankbar fuer jeden Tipp. Viele Grueße aus Berlin
schau mal hier http://me-lrt.de/u03-2-rauschen-in-einer-pin-diode als vorschlag für den opv: ADA4817 http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/ADA4817-1_4817-2.pdf Mit Rf legst du die Verstärkung Vout= (Rf Iphoto)/(1+p Cf Rf) fest und dient gleichzeitig der Entladung von Cf. Die Bandbreite des Verstärkers muss mindestens deiner maximalen Signalbandreite entsprechen. Die höchste Frequenz hast du durch die Anstiegszeit der Fotodiode gegeben (1.5µs). Um den Strom der Diode (maximal 200µA) innerhalb der Bandbreite auf maximal 1.2V zu verstärken, sollte Rf 6kOhm sein. Die Bandbreite etwa bei 2.1MHz, also ein Cf von 12pF. Als Ansatz kann das gehen. Feinheiten wie parasitäre Kapazitäten usw. kommen aber störend hinzu.
Nachtrag, um Schwingen beim ada4817 zu vermeiden. Sollte die Rückführung des C und R so kurz wie möglich sein! am Besten den C direkt über Pin 1 und 2 aufbringen (wenn ein Aufbau folgen sollte)
Hallo es sind soeben 2 exemplare des vorgeschlagenen op ADA4817 angekommen. Nur noch eine kurze frage: Wie bist du auf die Formel für Vout gekommen? Wäre sehr wichtig für mich. Danke im vorraus und viele Grüße
Max Friedrich Herrlich schrieb: > Wie bist du auf die Formel für Vout gekommen? Ohmsches Gesetz? Gruss Harald
Wie Harald schon sagt, Ohmsches Gesetz. Vout ergibt sich als Übertragunsfunktion des OPV in der beschriebenen Beschaltung ->Ausgang- zu Eingang genaueres findest du aber auch im Datenblatt des ADA4817. Solltest Du hierfür ein PCB designen (was ich nur empfehlen kann wenn es um TIA`s und dem ada4817 geht) dann das Datasheet sehr genau lesen, die Layoutvorgaben zwingend beachten! und wie schon gesagt den C direkt an Pin 1 & 2! Das geht sehr gut, da der ausgang im IC auch auch Pin1 gebondet ist! Grüße Tino
Ob aber für seine Anwendung mit 5KHz wirklich so ein schneller OP notwendig ist, möchte ich mal bezweifeln.
die 5Khz sind nicht das kriterium... das ist nur die taktrate. die bandbreite des opv sollte die maximale signalanstiegszeit der fotodiode unterstützen! ist der opv zu langsam, wird der i-impuls nicht korrekt umgesetzt oder gar vollständig ausgesiebt... der ada4817 hat bei einer vcc von 5V (was sicher für die anwendung reicht) und einem vout von 1v p-p "nur" noch eine -3dB BW von 160MHz. Das input current noise liegt bei 2.9fA/sqrtHz! der input bias current liegt bei 2..20pA. über den minimal zu erwartenden strom der fotodiode wurde keine angabe gemacht, aber das sollte in jedem fall einen vernachlässigbaren fehler garantieren. das cmrr liegt bei der gegebenen signalfrequenz von 2MHz bei -70dB. das der opv so "schnell" ist, ist meiner meinung nach nicht kritisch (wenn durch richtiges routing und beschaltung mit den nötigen passiven BE`s kontrolliert). die eckdaten für die verarbeitung eines fotodiodenimpulses sind da ehr relevant... -bandbreite ausreichend groß um signalverzerrung zu vermeiden -current noise und input bias current des opv so gering wie möglich (verhältnis abhängig von der anwendung) -parasitäre elemente am opv eingang und durch die rückführung so gering wie möglich (ada4817 mit interner rückführung und 1.3pF input capacity, mindestens um faktor 300 geringer als Cd) -geringer offsetdrift pro Kelvin eine solche anwendung habe ich selbst schon mit dem ada4817 realisiert. das routing ist zwar etwas kritisch, aber wenn die hinweise im datenblatt eingehalten und mein rat mit der anbringung des C direkt an pin1 und 2 beherzigt wird, dann bringt der opv voll die benötigte performance.
Tino schrieb: > die 5Khz sind nicht das kriterium... Deine anschliessenden Ausführungen sind ja nicht grundsätzlich falsch, aber ich bleibe dabei ob so ein schneller OP notwendig ist kann man nur genauer beurteilen, wenn man das Signal genauer beschreibt. 5KHz können ein Sinus oder Rechteck mit Tastverhältnis sein. Weiters sollte man auch noch wissen, was der Zwech der Übung ist. Was will er denn messen mit welchem Genauigkeitsbedarf. Was für einen ADC will er nachgeschalten. Nur wenn man das alles weiss, kann man sinnvoll einen OP empfehlen.
Da gebe ich dir recht Fritz. Es kam allerdings auch keine genauere Ausführung über das Signal selbst. Aber mit der Variante eines ausreichend schnellen OpAmp ist zumindest die Möglichkeit gegeben felxibel zu Arbeiten und das Signal zu modulieren oder was auch immer. Der op4817 war auch nur ein Vorschlag...jetzt wo aber schon "Muster" da sind... Was sagt denn der Verfasser? Um welche Art Signalform handelt es sich? oder wie sieht es denn mit einem aktuellen Aufbau aus?
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