Hallo, ich bin grade dabei das kleinsignal Ersatzschaltbild einer Phptodiode zu zeichnen. Allerdings finde ich im Datenblatt keine Werte für "Junction Shunt Resistance". Habe irgendwo mal gelesen dass man den Wert über den Dunkelstrom berechnen kann. Im Datenblatt sind allerdings zwei Werte für den Dunkelstrom angegeben. Mit welchem Wert rechnen man denn da? Dark current: VR = 5 V IR = 2 nA VR = 10 mV IR = 8 pA Vielen Dank für die Hilfe :)
Wenn wir einfach mal annehmen, dass dieser Widerstand konstant ist, dann sollte es egal sein. 5 V / 2 nA = 2,5 GΩ 10 mV / 8 pA = 1,25 GΩ Okay, fast konstant. Ist doch praktisch identisch! :) Kommt halt drauf an, was du in deiner Schaltung für eine Spannung anlegst. Im Zweifelsfall den pessimistischeren Wert nehmen.
Ich benutze die Schaltung hier aus dem Forum: http://www.mikrocontroller.net/articles/Lichtsensor_/_Helligkeitssensor Konstantstromquelle mit Transimpedanzverstärker Betrieben wird der OP mit 3.3V und über die Diode habe ich 1.1mV gemessen. Also rechne ich mir jetzt einfach den Widerstandswert für 3.3V aus und benutze diesen? Oder kommt es auf die Spannung an der Diode an? oO
In dieser Schaltung ist die Spannung über der Diode im Idealfall Null. Ist der Wert von C1 denn so kritisch? Welche Geschwindigkeit brauchst du?
Eden schrieb: > Also rechne ich mir jetzt einfach den Widerstandswert für 3.3V aus und > benutze diesen? Was willst du machen? Für den Feedbackwiderstand ist nicht der Dunkelstrom wichtig sondern der Strom, den du bei entsprechender Einstrahlung erwartest vor dem Hintergrund wie viel Spannung dein OPV am Ausgang liefern kann.
Angehängte Dateien:
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Ersatzschaltbild.png
15 KB -
NoiseGainPlot.png
30 KB
Clemens L. schrieb: > Ist der Wert von C1 denn so kritisch? Welche Geschwindigkeit brauchst > du? Geschwindigkeiten sind relativ egal. In der Anwendung geht es "nur" um Helligkeitserkennung. Um theorie und praxis zu verbinden will ich ein Noise Gain Bode Plot zeichnen. Hierzu benötige ich noch einige Werte, unter anderem eben auch den wert für "junction shunt resistance" Es fehlen mir grade: Diode (BPW21) Rj = junction shunt resistance Cj = junction Capacitance (580pf???) OPV SGM321 Cop = op amp input capacitance (Kann vernachlässigt werden weil im vergleich zur Kapazität der Diode verschwindend gering???) Michael K. schrieb: > Was willst du machen? Für den Feedbackwiderstand ist nicht der > Dunkelstrom wichtig sondern der Strom, den du bei entsprechender > Einstrahlung erwartest vor dem Hintergrund wie viel Spannung dein OPV am > Ausgang liefern kann. Der Feedbackwiderstand beträgt 1MOhm. So komme ich bei 100% helligkeit auf etwa 3V am Ausgang des OP.
Eden schrieb: > Um theorie und praxis zu verbinden will ich ein Noise Gain Bode Plot > zeichnen. Dann berechne den noise gain plot doch einmal mit Rj=1,25Gohm und einmal mit Rj=2,5Gohm und schau, ob du im Ergebnis einen Unterschied erkennst.
Eden schrieb: > Der Feedbackwiderstand beträgt 1MOhm. So komme ich bei 100% helligkeit > auf etwa 3V am Ausgang des OP. 1 MOhm für 100% Helligkeit und 3 V ist nicht grad viel, d.h. du bekommst 3 µA bei 100% Helligkeit aus der Diode. Wie hell ist das denn? Die BPW21 ist eigentlich sehr Lichtsensitiv, 3 µA dürften da nur was um die 500 Lux sein. Willst du die Helligkeit am Büroarbeitsplatz messen? Rj wurde ja schon gesagt, hängt davon ab mit welcher Sperrspannung du die Diode betreibst. Betreibst du sie nicht mit einer Sperrspannung dann gelten die 10 mV bei 8 pA. Betreibst du die Diode mit einer Sperrspannung gelten die 5V bei 2 nA. Cj wird da schwieriger. Die musst du entweder selber messen, was sehr schwierig ist, oder, besser, es steht in Datenblatt in welcher Größenordnung Cj zu erwarten ist. Am besten hast du da ein Diagramm, dass die Cj über der Sperrspannung zeigt denn Cj ist stark von der Sperrspannung abhängig. In der Regel gilt je größer die Sperrspannung desto kleiner ist Cj. Ist dein Lichtsignal allerdings DC-Lastig kann man idR Cj auch vernachlässigen.
Michael K. schrieb: > Eden schrieb: >> Der Feedbackwiderstand beträgt 1MOhm. So komme ich bei 100% helligkeit >> auf etwa 3V am Ausgang des OP. > > 1 MOhm für 100% Helligkeit und 3 V ist nicht grad viel, d.h. du bekommst > 3 µA bei 100% Helligkeit aus der Diode. Wie hell ist das denn? Die BPW21 > ist eigentlich sehr Lichtsensitiv, 3 µA dürften da nur was um die 500 > Lux sein. Willst du die Helligkeit am Büroarbeitsplatz messen? > > Rj wurde ja schon gesagt, hängt davon ab mit welcher Sperrspannung du > die Diode betreibst. Betreibst du sie nicht mit einer Sperrspannung dann > gelten die 10 mV bei 8 pA. Betreibst du die Diode mit einer > Sperrspannung gelten die 5V bei 2 nA. > > Cj wird da schwieriger. Die musst du entweder selber messen, was sehr > schwierig ist, oder, besser, es steht in Datenblatt in welcher > Größenordnung Cj zu erwarten ist. Am besten hast du da ein Diagramm, > dass die Cj über der Sperrspannung zeigt denn Cj ist stark von der > Sperrspannung abhängig. In der Regel gilt je größer die Sperrspannung > desto kleiner ist Cj. Ist dein Lichtsignal allerdings DC-Lastig kann man > idR Cj auch vernachlässigen. Richtig, ich will einfach mal die "Helligkeit" messer ;) Sperrspannung liegt keine an der Diode. Anode -> GND Kathode -> OPAmp -IN Also rechne ich dann mit den 10mV Werter der Diode aus dem Datenblatt?! Was mir noch Kopfzerbrechen bereitet ist die "op amp input capacitance" Finde dazu keine Angaben oder Diagramme im Datenblatt. Bin ich blind? http://www.chinesechip.com/chipFile/2015-07/SGM321-18432-0.pdf
Bist du sicher einen Lowpoer Opamp verwenden zu wollen ? Dieser ist ein Bipolar OpAmp, der am Eingang gleich die 10pA zieht. Soviel wie der dunkelstrom. Egal. Bau's doch einfach mal auf, viel kann ja nicht schiefgehen. Den OpAmp wuerd ich gesockelt einbauen, sodass man ihn ersetzen kann, resp einen SMD so einbauen, dass man ihn ersetzen kann.
Hallo, ich glaube du bringst jetzt zwei verschiedene Sachen durcheinander. Wie schon gesagt, hat der Strom der PD und somit deine Ausgangsspannung nur wenig mit der Diodenkapazität und dem Dioden-Widerstand zu tun. Der Dunkelstrom kann aus dem Diagramm (Datenblatt S.4) entnommen werden. Wenn du die Schaltung wie in deinem Link aufbaust, liegt der Dunkelstrom bei <= 8pA. Die Kapazitätswerte und auch Widerstandswerte benötigst du nur für die Stabilität des OPVs (Geschwindigkeit). Da du jedoch nicht schnell messen möchtest, brauchst du nicht so einen aufwand betreiben. Gruß.
Hallo, ich habe auch eine Frage zu diesem Thema. Wie zeichnet man den "OP Amp Open Loop Gain"? Habe dazu diese Formel Gefunden: A_VOL (jω)=A_VOL/(1+j(ω/f_3dB )) mit f_3dB=sqr((GBW/(2∙π∙R_F∙C_1 ))) Mit dieser Formel bekomme ich zwar einen Graphen, der so ähnlich aussieht wie der oben aus dem Bild, allerdings ist bei 14Mhz (LMV791 GBW) die verstärkung immernoch weit oberhalb der 0db. Bin deswegen der Meinung dass ich eventuell eine falsche Formel für die Grenzfrequent f_3dB verwende? Wäre super wenn jemand einen Tipp hat :)
Peter schrieb: > Bin deswegen der Meinung dass ich eventuell eine falsche Formel für die > Grenzfrequent f_3dB verwende? Das denke ich auch. Rechne doch einfach mal die Einheit aus, die du bei f_3db bekommst ;)
Hmmmm....., Einheiten sollten doch passen? GBW mit Einheit Hz=1/sek & R*C=tau mit Einheit sek sqr((Hz/(2∙π∙ sek)))-> sqr((1/sek)/sek) -> sqr(1/sek^2) -> |1/sek| = |Hz| Die Formel ist von "Konstantstromquelle mit Transimpedanzverstärker" http://www.mikrocontroller.net/articles/Lichtsensor_/_Helligkeitssensor Gibt es eine andere Formel, die ich noch nicht gefunden habe?
du würfelst zwei unterschiedliche Grenzfrequenzen durcheinander. Peter schrieb: > f_3dB=sqr((GBW/(2∙π∙R_F∙C_1 ))) das ist die Grenzfrequenz eines rückgekoppelten Verstärkers, der in der Rückkopplung einen Widerstand R_F und einen Kondensator C_1 hat. Die Frequenz wird von dir über die Auswahl von C_1 und R_F festgelegt. Peter schrieb: > A_VOL (jω)=A_VOL/(1+j(ω/f_3dB )) Hier brauchst du die Grenzfrequenz des nicht rückgekoppelten Verstärkers. Diese Grenzfrequenz legst nicht du durch externe Beschaltung fest, sondern die ist durch das Design des IC festgelegt. Die rechnest du nicht aus, sondern die liest du im Datenblatt nach. Z.B. in folgendem Datenblatt http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/OP27.pdf siehst du in Figure 19, dass die Grenzfrequenz des nicht rückgekoppleten Verstärkers (open loop gain) bei ungefähr 5Hz liegt.
Und wenn im Datenblatt des LMV791 kein Plot zum "Open-Loop Gain vs. Frequency" vorhanden ist hat man die Akarte....? Finde nur zwei Plots mit "Open Loop Gain and Phase with Capacitive Load" und "Open Loop Gain and Phase with Resistive Load" Hier wäre die Grenzfrequenz allerdings wieder deutlich größer als nur ein paar Hz.... Kann das sein? Dann müsste man wissen welche Schaltung man später am OP Ausgang hängen will...? Übersehe ich den entscheidenden Punkt im Datenblatt? :(
Peter schrieb: > Und wenn im Datenblatt des LMV791 kein Plot zum "Open-Loop Gain vs. > Frequency" vorhanden ist hat man die Akarte....? Tja, das ist leider so. Die Grenzfrequenz des open Loop Gains ist eine Eigenschaft des nackten OPVs (ohne externe Beschaltung). Wenn der Hersteller diese Eigenschaft im Datenblatt nicht angibt, dann kenne ich deren Wert nicht. (Wenn der Hersteller keine Angabe zur Offsetspannung macht, dann kenne ich die Offsetspannung nicht, außer ich messe sie selbst). Die Grenzfrequenz des Open Loop Gains ist meistens nicht besonders wichtig, deswegen wird sie im Datenblatt nicht unbedingt angegeben. Wichtiger sind das Gain Bandwidth Product und der Betrag des Open Loop Gains bei DC. Diese beiden Werte solltest du im Datenblatt finden, und wenn du unbedingt die Grenzfrequenz des Open Loop Gains brauchst, dann kannst du sie aus den beiden Werten ausrechnen. Peter schrieb: > Hier wäre die > Grenzfrequenz allerdings wieder deutlich größer als nur ein paar Hz.... > Kann das sein? Nein: hier betrachtest du die Grenzfrequenz des zweiten Tiefpasses, der im MHz-Bereich liegt und der für die Stabilität des OPV relevant ist. Die Grenzfrequenz des ersten Tiefpass (der sich durch die interne Kompensation des OPV ergibt) liegt wieder weit tiefer. Da der Plot nur bis 1kHz runter geht, kannst du diesen ersten Tiefpass in diesen Plots nicht sehen. Das erkennst du daran, dass der Gain im gesamten dargestellten Frequenzbereich sinkt. Unterhalb der (ersten) Grenzfrequenz ist der open loop gain konstant.
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