Hallo Community, ich habe eine Frage bezüglich dem Entwurf eines Photodiodenverstärkers, der eine Photodiode des Typs BPW 34 auswerden soll. Die Schaltung soll wie folgt aussehen: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/5c/Fotodiodenverstaerker-Schaltung.png/290px-Fotodiodenverstaerker-Schaltung.png Das Datenblatt der BPW 34 Photodiode sieht wie folgt aus: https://www.vishay.com/docs/81521/bpw34.pdf Meine Frage ist: Wie gehe ich vor, um die Widerstände und den Kondensator zu Dimensionieren? Also wie errechne ich diese und welchen Operationsverstärker könnt ihr mir dafür empfehlen? MfG
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Nachtrag: Wie ich die Kapazität berechne weiß ich schon, mir geht es um die Größenordnung des Rückkopplungswiderstand
@m. s. (Gast) >Wie gehe ich vor, um die Widerstände und den Kondensator zu >Dimensionieren? Also wie errechne ich diese Etwas so. https://www.mikrocontroller.net/articles/Lichtsensor_/_Helligkeitssensor#Konstantstromquelle_mit_Transimpedanzverst.C3.A4rker Der Widerstand errechnet sich über das ohmsche Gesetz. R = U / I wobei I dein zu erwartender Photostrom ist. >und welchen >Operationsverstärker könnt ihr mir dafür empfehlen? Kommt auf dein Photostrom an. Wenn man sehr viel Licht hat und Ströme im uA Bereich und mehr hat, reicht ein einfacher LM358 mit ~50nA Eingangsstrom. Hat man deutlich kleinere Ströme unter 1uA muss es ein OPV mit FET-Eingang sein, z.B. TS912.
Hallo Falk, vielen Dank für deine schnelle Antwort! Welche Spannung setze ich denn in das Ohmsche Gesetz ein? MfG
@ m. s. (Gast)
>Welche Spannung setze ich denn in das Ohmsche Gesetz ein?
Natürlich die, welche du am Ausgang haben willst!
m. s. schrieb: > Wie gehe ich vor, um die Widerstände und den Kondensator zu > Dimensionieren? Je nach dem, wie hell das ist, was du mit der Photodiode sehen willst, und welche Ausgangsspannung du dafür sehen willst. Licht hat eine giganischen Umfang, von 0.01lx bis 100000lx, da muss ma sich vorher informieren, für was man sich interessiert, oder umschalten. OpAmp kann von LM324 bis TLC2652 alles sein, je nach dem wie genau es sein muss (und wie weit runter es linear bleiben soll). Der Kondensator gleicht die Kapazität der Photodiode aus, also so, daß es nicht schwingt, oder grösser, wenn es langsamer sein kann.
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ich habe eine ungefähr konstante Lichtquelle mit ca 3500 Lumen, hilft euch das weiter?
Viel konstantes Licht, da kannst Du nicht viel falsch machen. Ein TL071 könnte Dir reichen, bzw. der TL061 low noise) Ich arbeite hier mit THS4331 und TLE2071, teure Burschen, aber ich muss auch einen winzigen 1us Puls verarbeiten. Bei der Referenzdiode, die die Lampenleistung ausregelt, bin ich bei 100pF||7k5, bei der Messung bei 1pF||10M trotz erheblich größerer Sensorfläche. Für die Berechnung müsstest Du genau wissen wieviel Licht die Diode trifft und welchen Photostrom das zur Folge hat. Viele Unbekannte, also messen + verändern bis es passt. Messung schneller Pulse, wenig Licht, Umgebungslicht unterdrücken, da wird es dann spannend. Michael B. schrieb: > TLC2652 Das ist ein chopper stabilisierter, die sollen lt. National Applikationsschrift Probleme machen können.
Hallo Michael, danke für deine Antwort! Gibt es keine Faustformel o.Ä. für den Widerstand?
für den Helligkeitswert* Laut Lichtquelle sind es 3500 Lumen, die Lichtquelle befindet sich in einer geschlossenen und verspiegelten box, also kann ich 3500 Lumen annehmen oder?
m. s. schrieb: > befindet sich in > einer geschlossenen und verspiegelten box, also kann ich 3500 Lumen > annehmen oder? Das ist nicht die Frage, der Strom der Photodiode richtet sich nach der eingestrahlten Lichtleistung, bei der BPW34 0,55A/W. Deine Vermutung dass die gesamte von der Quelle abgestrahlte Leistung auf der aktiven Fläche der BPW34 landet ist mit absoluter Sicherheit falsch, und das um Grössenordnungen. Georg
Kommt darauf an wie die Spieel und die Fotodiode angeordnet sind...
Das zu Messen und mit den Bauteilwerten zu spielen kostet Dich kaum Zeit. Du kannst Dich auch blödrechnen bis Du robuste Annahmen getroffen hast was von der Lampe letztendlich auf dem Sensor ankommt, aber das Messen und Anpassen auf die Realität wird Dir trotzdem nicht erspart bleiben. 3500lm in der Ulbricht Kugel, Abstrahlcharacteristik der Lampe, Einkopplung in deine Optik, Reflektion an Flächen etc. pp. bis Du irgendwann auf den Photostrom kommst, der dann immer noch ein rein theoretischer Wert ist.
Nimm einfach mal 1 MegaOhm, bring das maximale Licht auf Deine Fotodiode, miss die Ausgangsspannung, ist die am "Anschlag", mach den Widerstand kleiner, ist die Ausgangsspannung sehr gering, mach den Widerstand grösser. Bei sehr grossen Widerständen kannst Du dann auch das C weglassen. mfg Achim
J. Zimmermann schrieb: > Bei sehr grossen Widerständen kannst Du dann auch das C weglassen. Eher bei den kleinen. Hängt aber vom OP ab. Gerade auf dem Tisch: Mit TL071 wars bei 10M ohne C noch ruhig, aber 13V/us slew rate sind einfach zu wenig. Mit THS4631 (1000V/us) hab ich 12Khz +- Vollausschlag Eigenschwingung. Jetzt taste ich mich mal pf für pf an das Optimum heran.
Michael K.:
> Eher bei den kleinen.
??? Wie das?
Die dahinter stehende Theorie hätt ich gern mal erläutert.
mfg
Achim
Was willst du denn machen, wozu dient die Photodiode? Dann kann man dir vielleicht ein paar bessere Tipps geben.
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3500 Lumen ist schon eine kräftige Lichtquelle (z.B. 30 W LED), sagt aber noch nicht viel über die Beleuchtungsstärke aus. In einem mehr oder weniger verspiegelten Raum kommt es auf die Güte der Spiegel und die Größe der Absorber (Lichtquelle und der Empfänger) an. Bei so viel Licht kann der Photostrom schon bis in den mA Bereich gehen. Bei dem hohen Strom ist die Wahl des OPs nicht so kritisch, es sei denn man hat sehr hohe Anforderungen an die Präzision - dann passt aber die billige Photodiode nicht so recht. Den Widerstand muss man halt so wählen dass die Ausgangsspannung im passenden Bereich ist: ideal über 100 mV damit dass Widerstandsrauschen kleiner als das Schrotrauschen wird. Nach oben ist die Versorgung ein Limit, damit der OP nicht in die Sättigung geht. Der Kondensator parallel zum FB Widerstand ist für die Stabilität da. Bei einer ehe niederfrequenten Anwendung darf der Kondensator auch etwas größer werden - RC legt grob die Grenzfrequenz fest.
Liebe Leute, der Kollege, der diesen Thread gestartet hat, hat nicht mal gesagt was seine Signalfrequenz ist. Also, ich finde das macht schon einen Unterschied was ich ihm empfehlen würde, und was nicht.
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