Abend. Ich möchte einen TC bauen, der mir 1nA auf ca. 1 V Abbildet bei einer Bandbreite von ca. 3 MHz. Da ich vorher mit opamps net so viel Erfahrung hatte, habe ich zuerst mit einem LT1112 (wegen niedrigen Input bias current) und Rf = 1 GOhm versucht. Im Prinzip hat es funktioniert, aber es gibt 2 Probleme: 1: Bei ca. 800 Hz ist schon das Ende erreicht, nicht gut... (war aber klar) 2: 50 Hz Rauschen Nun habe ich gelesen, dass ich die Bandbreite erhöhen kann, in dem ich die Verstärkung über mehrere Stufen verteile.Außerdem wäre es nicht schlecht einen OPA mit einem höheren GBP nehme. Ein LTC6268 scheint hier ein guter Kandidat zu sein. Meine Simulationen in LTspice schein zu funktionieren: Die erste Stufe ist ein TC mit Rf = 10kOhm D.h. 1 nA => 10µV Danach wird das Signal in 4 Stufen verstärkt: 10 µV => 180 µV => 3.24 mV => 58.32 mV => 1.05 V Vor der Letzer Stufe habe ich einen einfachen Hochpassfilter eingebaut, um die 50 Hz loszuwerden. Die Simulation sieht gut aus, die 50 Hz die ich am Anfang zu dem Hauptsignal einfüge werden akzeptabel gedämpft. Meine Frage an den erfahrenen Menschen hier: 1. Wird so eine Schaltung in Realität funktionieren? 2. Vor welcher Stufe soll ich den Filter platzieren? Wäre es nicht schlauer die 50 Hz ganz am Anfang zu filtern, damit das Störsignal nicht weiter verstärkt wird? PS Es geht hier um ein Hobbyprojekt, deswegen bitte keine Fragen Richtung: "Warum willst du das? Warum machst du es nicht einfacher...."
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Standardmaessig verwendet man fuer solche Anwendungen Lock-in Verstaerker.
Zitronen F. schrieb: > Standardmaessig verwendet man fuer solche Anwendungen Lock-in > Verstaerker. Ich weiß, wie gesagt, das ist ein Hobbyprojekt und ich will es so machen und dabei was lernen.
Böser K. schrieb: > Die erste Stufe ist ein TC mit Rf = 10kOhm > D.h. 1 nA => 10µV Du übersiehst, dass der LTC6268 bereits einen Eingangsoffset von max. +-700µV hat und selbst über die Temperatur mit typ. 4µV/K driftet. Die maximale Drift ist gar nicht angegeben. Dieser Offset wird 1:1 an den Ausgang des TIAs durchgeleitet. Du müsstest die Schaltung also noch in ihrer Temperatur gut stabilisieren und den Offset sauber abgleichen. Von weiteren Effekten mal abgesehen. Der Eingangsoffset ist laut Datenblatt noch von weiteren Faktoren abhängig. Außerdem solltest du dir auch mal das Rauschen deiner Schaltung berechnen. Wenn dein Signal am Ende nur aus Rauschen besteht, dann hast du nichts gewonnen. Beim LTC6268 bekommst du bei 3MHz Bandbreite bereits über 7µVrms Rauschen durch das Spannungsrauschen allein. Der Peak to Peak Wert ist noch einmal höher. Dein eigentliches Signal verschwindet also im Rauschen der ersten Stufe. Von weiteren Punkten, wie z.B. Stabilität der ganzen Anordnung usw., mal abgesehen, würde ich behaupten, dass das so nichts wird.
Hallo, > Böser K. schrieb: > Ich möchte einen TC bauen, der mir 1nA auf ca. 1 V Abbildet bei einer > Bandbreite von ca. 3 MHz. > 2: 50 Hz Rauschen Wieso 50Hz-Rauschen? Du meintest Brummspannung? > Nun habe ich gelesen, dass ich die Bandbreite erhöhen kann, in dem ich > die Verstärkung über mehrere Stufen verteile. Um das Rauschen zu minimieren, sollte die erste Verstärkerstufe möglichst hoher Verstärkung haben. Nachfolgende Stufen verstärken das Rauschen linear. Um hohe Bandbreite zu erreichen, sollte die Kapazität der Photodiode (PD) möglichst gering sein (evtl. vorspannen). Leitungen zum Eingang sehr kurz halten. Dann kannst du die Verstärkung soweit erhöhen, wie die Bandbreite es zuläßt. Einige mehr als 10kOhm sollte möglich sein. > Vor der Letzer Stufe habe ich einen einfachen Hochpassfilter eingebaut, > um die 50 Hz loszuwerden. Da mußt du dich nicht wundern, wenn der letze OPV immer in der Begrenzung hängt. Den Hochpass kannst du auch gleich nach dem ersten OPV setzen und nach jeder weiteren Stufe auch. > 1. Wird so eine Schaltung in Realität funktionieren? > 2. Vor welcher Stufe soll ich den Filter platzieren? Wäre es nicht > schlauer die 50 Hz ganz am Anfang zu filtern, damit das Störsignal > nicht weiter verstärkt wird? Welche untere Grenzfrequenz brauchst du den? > Es geht hier um ein Hobbyprojekt, deswegen bitte keine Fragen Richtung: > "Warum willst du das? Warum machst du es nicht einfacher...." Da mußt du dich aber nicht wundern, dass du keine Hinweise bekommst, die auch deine speziellen Randbedingungen betreffen. Was ist mit Gleichlicht (Umgebungslicht)? Wie wird das ausgewertet? Nutzt du einen uC. Wir die Quelle moduliert? Entsprechden gibt es evtl. spezielle Konzepte und Kniffe, um das erfolgreich umzusetzen. Gruß Öletronika
Christian L. schrieb: > Du übersiehst, dass der LTC6268 bereits einen Eingangsoffset von max. > +-700µV hat und selbst über die Temperatur mit typ. 4µV/K driftet. Hm, ich denke der Offset sollte keine Rolle spielen, da ich mit dem Filter nur AC anschaue. Christian L. schrieb: > 7µVrms Rauschen durch das Spannungsrauschen allein Das könnte ehe das Problem sein... U. M. schrieb: > Wieso 50Hz-Rauschen? Du meintest Brummspannung? Ja, brummen. Meine Testschaltung ist mit zwei 9V Batterien vorsorgt und befindet sich in einer Metallbox mit zwei BNC Buchsen (Eingang, Ausgang). Solange am Eingang nichts angeschlossen ist, ist der Ausgang sehr ruhig. Aber wenn ich eine kleine LED anschließe, bekomme ich recht starkes 50 Hz Brummen. Theoretisch kann man den Sensor später besser abschirmen.... U. M. schrieb: > Welche untere Grenzfrequenz brauchst du den? Ich denke 500-1KHz als untere Grenzfrequenz wäre ok. Ich denke für die Auswertung nehme ich entweder erstmal ein Oszi, später kann ein µC oder FPGA eingesetzt werden. Eine mögliche Anwendung für die Schaltung wäre z.B. Ich wollte gucken, ob man ein Bildschirm (200 px x 400 px oder so) in eine Kamera umwandeln kann, in dem man den Strom über einzelne Pixel misst...so was in der Art:)
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Böser K. schrieb: > Ich wollte gucken, ob man ein Bildschirm (200 px x 400 px oder so) in > eine Kamera umwandeln kann, in dem man den Strom über einzelne Pixel > misst...so was in der Art:) Dann würde ich als lichtempfindliches Element einen Photomultiplier nehmen. Die lichtempfindliche Fläche ist i.d.R. viel größer als bei Photodioden, die Stromverstärkung kommt leicht auf 10^^6 und die Dinger sind schnell - 2,2ns Anstigszeit ( --> über 100MHz) bei preisgünstigen Typen wie dem 1P28. Nachtei: Man braucht eine zwischen ca 300V und 1000V einstellbare Hochspannunsversorgung.
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Nein, was ich mit der Anwendung meine ist, ich nehme einen aktive matrix Bildshirm, und schließe meinen TC an Vdd (s.Bild) an, so dass ich den Strom über die einzelnen Pixel messen kann.
Böser K. schrieb: > so dass ich den > Strom über die einzelnen Pixel messen kann. Erzeugt denn eine OLED einen brauchbaren Photostrom? Ich habe Zweifel, aber ich habe auch noch keine in der Hand gehabt. Vermutlich haben auch die Dünnfilm-Transistoren ziemlich hohe Leckströme.
Böser K. schrieb: > und schließe meinen TC an Vdd (s.Bild) an An Vdd hängen aber auch noch die vielen hier zu nichts nutzen Speicherkondensatoren dran, die alle auf den hohen Pegel der Data-Leitung koppeln. Ich fürchte, dass du ausser den Scan-Impulsen nichts zu sehen bekommst.
Böser K. schrieb: > 1: Bei ca. 800 Hz ist schon das Ende erreicht, nicht gut... (war aber > klar) vermute mal, es dir nicht klar, weil... > Nun habe ich gelesen, dass ich die Bandbreite erhöhen kann, in dem ich > die Verstärkung über mehrere Stufen verteile. ...das überhaupt nichts mit der Bandbreite der Stufe zu tun hat, sondern es ist schlicht die Grenzfrequenz deines 1Gohm "Rückkopplungswiderstands" 1/2*pi*C1*R2. C1 ist mit 1p ca. Faktor 10 zu hoch angesetzt, aber 8 kHz sind immer noch keine 3MHz. Du musst R2||C1 kompensieren, indem du einen RC-Hochpass gleicher Grenzfrequenz in die Rückkopplung machst. Mach diesen R abgleichbar (zB.100k trimmer), weil du die ganzen parasitären Cs schlecht schätzen kannst. Trotzdem wirst du 1Gohm Transimpedanz bei 3MHz vermutlich nicht hinkriegen. kommerzielle TIAs für >1500€ schaffen zB 100Mohm und <=1MHz. (ich rede von Messtechnik TIAs für voltage/current clamping, bei PD-TIAs kenn ich mich nicht aus) Die sind meistens 2stufig aufgebaut; Grund s. unten > Ein LTC6268 scheint hier ein guter Kandidat zu sein. Meine Simulationen > in LTspice schein zu funktionieren Der LTC6268 ist ein heisser Ofen, schräg angucken, schon schwingt er ;-) ohne Erfahrung in TIA design , Rauschanalyse und loop gain simulation wird das nichts. Weil damit auch wenig Erfahrung hatte, musste mehrere Mannwochen in ein TIA Design mit LT6268 + LT1221 investieren, was leider immer noch nicht perfekt ist. > Danach wird das Signal in 4 Stufen verstärkt das ergibt einen schön breitbandigen Rauschgenerator :-) In der ersten Stufe muss die Verstärkung so hoch wie möglich sein, damit du das Rauschen in den Griff kriegst. Lies dich mal in low noise amplifier design ein. TI, AD und andere haben da tolle application notes.
elektrouwe schrieb: > das überhaupt nichts mit der Bandbreite der Stufe zu tun hat, sondern > es ist schlicht die Grenzfrequenz deines 1Gohm Ich meine doch, dass in dem man die Verstärkung über mehrere Stufen aufteilt, geht der Rf runter, und damit die Bandbreite des systems hoch.
Erstmal würde ich mir hier die Frage stellen, brauchst du 3 MHz Bandbreite oder brauchst du Empfindlichkeit des Detektors bei 3 MHz? Das ist ein Unterschied. 3 MHz Bandbreite mit dieser Empfindlichkeit halte ich ehrlich gesagt für unrealistisch, also generell.
Böser K. schrieb: > elektrouwe schrieb: >> das überhaupt nichts mit der Bandbreite der Stufe zu tun hat, sondern >> es ist schlicht die Grenzfrequenz deines 1Gohm > > Ich meine doch, dass in dem man die Verstärkung über mehrere Stufen > aufteilt, geht der Rf runter, und damit die Bandbreite des systems hoch. der Rf ist nicht das Problem, sondern seine Parallelkapazität. Wenn die nicht wäre gäbe es kein Problem, da ein Transimpedanzverstärker sozusagen keine Spannungsverstärkung macht: die 1nA Stromquelle kannst du mit 1V Spg.quelle mit Ri= 1G ersetzen, mit Rf=1G wäre die Verstärkung -1 ; da gibt es kein Problem mit der Bandbreite. Nur die parasitären Cs, auch die der Eingangsbeschaltung, lassen den Rf=1G ohne Kompensationsmaßnahmen scheitern.
Habe eben eine einfache LT6268-Schaltung auf Breadboard zum testen aufgebaut. Das Ding schwingt tatsächlich wie verrückt und reagiert kaum auf meine Befehle... Ich nehme an mit dem Breadboard wird es nichts wegen zu hochen parasitären Kapazitäten... Gut, das war auch zu erwarten, weiß jemand ob es ein ordentliches Eval. Board mit dem IC zu kaufen gibt? =)
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Böser K. schrieb: > Hm, ich denke der Offset sollte keine Rolle spielen, da ich mit dem > Filter nur AC anschaue. Was hilft es wenn die 4. Verstärkerstufe hoffnungslos übersteuert ist. Erst zwischen der 4. und 5. Stufe den Gleichspannungsanteil abzukoppeln ist dann sinnlos.
Böser K. schrieb: > Es geht hier um ein Hobbyprojekt, deswegen bitte keine Fragen Richtung: > "Warum willst du das -> du brauchst es nicht. Lass es also, dir fehlen schon die Grundlagen. 3MHz bei 1nA sind 1 Mio Elektronen, die hin und her geschoben werden. Da sind Eingangskapazitäten tödlich, und Fehlströme im pA auch. Kommerzielle Verstärker https://www.femto.de/de/produkte/stromverstaerker/sub-femtoampere-var-verstaerkung-ddpca.html schaffen weit geringere Frequenzen. technisch wären deine 3MHz durchaus machbar, ein dynamsiches RAM lädt auch nur ein paar hundert Elektronen um, aber die haben das auf dem Chip, unter definierter kapazitiver Umgebung.
Michael B. schrieb: > ein dynamsiches RAM lädt > auch nur ein paar hundert Elektronen um, eher in der Größenordnung 100000 als in der Größenordnung 100.
Michael B. schrieb: > du brauchst es nicht. Lass es also, dir fehlen schon die Grundlagen. Eh? Wie kommst darauf das ich es nicht brauche und dass mir die Grundlagen fehlen? Ich brauche keine anderen Lösungenansätzen. Meine Erfahrung in diesem Forum (und auch im echten Leben) zeigt, dass die Menschen gerne solche Gelegenheiten ausnutzen um allen zu zeigen wie schlau die sind. Die haben zwar keine Ahnung und können den TO nicht helfen, labern aber gerne Richtung : "Ich hätte das Problem längst viel einfacher gelöst..." aka "guckt wie schlau ich bin“. Gerne werfen sie den Fragensteller noch Inkompetenz vor, aber nur als eine Ausrede warum die hier selbst nichts sinnvolles schreiben, nach Prinzip :" Den TO fehlen Grundlagen, deswegen werde ich meine geniale Lösung hier nich vorstellen" Merkst du was?
Böser K. schrieb: > Merkst du was? Ich merke, dass du da etwas technisch unmögliches umzusetzen versucht. Das sagt mir jedenfalls mein Bauch, der viele jahre Experimente mit handelsüblichen Bauteilen hinter sich hat. Was du da machen willst, hat nichts mehr mit Hobby zu tun. Das ist eher ein Forschungsprojekt für Pyhsiker.
Stefanus F. schrieb: > sagt mir jedenfalls mein Bauch Das sagt mir mein Bauch zum Teil auch, aber ich mag Herausforderungen ;) >hat nichts mehr mit Hobby zu tun. Das ist eher >ein Forschungsprojekt für Pyhsiker Warum darf ein FS-Projekt kein Hobbyprojekt sein?
Böser K. schrieb: > Ich brauche keine anderen Lösungenansätzen. Meine Erfahrung in diesem > Forum (und auch im echten Leben) zeigt, dass die Menschen gerne solche > Gelegenheiten ausnutzen um allen zu zeigen wie schlau die sind. Die > haben zwar keine Ahnung und können den TO nicht helfen, labern aber > gerne Richtung : "Ich hätte das Problem längst viel einfacher gelöst..." > aka "guckt wie schlau ich bin“. > > Gerne werfen sie den Fragensteller noch Inkompetenz vor, aber nur als > eine Ausrede warum die hier selbst nichts sinnvolles schreiben, nach > Prinzip :" Den TO fehlen Grundlagen, deswegen werde ich meine geniale > Lösung hier nich vorstellen" Galileo Gambit: nur weil mancher verlacht wurde, der wirklich was konnte, heißt nicht, dass jeder der verlacht wird was kann. Deine Pläne sind völlig sinnlos. Lass es. Du wirst schon in Deinem Aufbau so viel Leitungslänge und Kapazität haben, dass Du weder die Bandbreite noch die nötige Rauscharmut / Brummunterdrückung des Systems schaffst. Du verschwendest Dein Geld und Deine Zeit.
Irgend ein Signal um mehr als 1.000 zu verstärken ist schon nicht einfach, wenn man dabei nicht im Rauschen untergehen will. 10.000 ist machbar, vielleicht auch mehr. Aber was der TO hier vorhat, liegt nochml mehrere Größenordnungen darüber! Nur mal so zum Verständnis, um was für Zahlen es hier geht.
Stefanus F. schrieb: > Irgend ein Signal um mehr als 1.000 zu verstärken ist schon nicht > einfach, wenn man dabei nicht im Rauschen untergehen will. 10.000 ist > machbar, vielleicht auch mehr. Diese Aussage finde ich zu pauschal. Mit 1 Hz Bandbreite ist das trivial mit jedem 50-Cent-Opamp machbar.
Sven B. schrieb: > Diese Aussage finde ich zu pauschal. Stimmt, ich dachte dabei an Audio Signale und höhere Frequenzen.
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