Hallo, ich bastle derzeit an einem zweistufigen Verstärker, der den von einer LED stammenden photovoltaischen Strom (0 .. 500nA) in eine am ADC-Eingang eines Mikrocontrollers verwendbare Spannung umwandelt. Die erste Stufe ist ein Transimpedanzverstärker und die zweite Stufe ein invertierender Verstärker, den ich vor allem zur Vorzeichenumkehr der Spannung benötige. Da das vom Sensor stammende Signal stark verrauscht ist bzw. Störsignale (LED Beleuchtung etc.) einfängt und mein Nutzsignal nur 500Hz aufweist, soll ein Tiefpassfilter den höherfrequenten Rauschanteil mindern. Die Frage ist nun, ob der Filter zwischen den beiden Verstärkern sein soll oder nach dem zweiten Verstärker, also direkt vor dem Eingang des ADCs.
Wenns nur auf die 500Hz ankommt, Bandpass mit OPV. Höherfrequente Anteile auch am TIA wegfiltern, schaltnetzteile und so.
Du hast ja schon 2 TP-Filter in Form der Feedback-Netze in den OPV-Schaltungen. C3 gehört außerdem weg, das macht das System instabil.
Beitrag #6667629 wurde von einem Moderator gelöscht.
Jürgen W. schrieb: > Du hast ja schon 2 TP-Filter in Form der Feedback-Netze in den > OPV-Schaltungen. > > C3 gehört außerdem weg, das macht das System instabil. Danke Jürgen, das war der wesentliche Hinweis. Ich ging beim Bypass-Kondensator immer von der Stabilität der Schaltung aus, habe aber übersehen, dass ich ihn mit entsprechender Dimensionierung einfach als Teil eines TP verwenden kann.
Hatte ich in meiner Idee: 2 gleiche TP mit den beiden OPV machen. Willst du nur die 500Hz als Nutzsignal? - Es ist gut möglich, daß dir da LED-Netzteile reinfunken, ist ja harmonische von 100Hz..
Helge schrieb: > Willst du nur die 500Hz als Nutzsignal? - Es ist gut möglich, daß dir da > LED-Netzteile reinfunken, ist ja harmonische von 100Hz.. Das geht bei meiner Anwendung leider nicht so einfach. Die 500 Hz sind die maximale Trägersignalfrequenz, aber es geht leider bei 0Hz los. Bei meinen Versuchen war bisher v.a. das 50Hz Signal aus dem Netz problematisch, aber das kann auch an meiner schlampigen Masseführung zum Oszilloskop liegen. Am Breadboard war die Schaltung jedenfalls unbrauchbar und erst beim gelöteten Aufbau mit kurzer Leitungsführung sinnvoll zu messen. Darf ich noch fragen, warum Du bei deiner vorgeschlagenen Achaltung einen Bias auf den nichtinvertierenden Eingang des zweiten OpAmps legst ? Der Eingangsstrom aus der LED fließt doch immer in die gleiche Richtung, oder ?
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C2 kann auf 2n2 vergrößert werden und C4 auf 10n.
Ich gehe davon aus, daß du nur im Bereich 0V bis 3,3V messen kannst. Daher ist der Nullpunkt des 2. Verstärkers auf der halben Betriebsspannung, so hast du für Wechselanteil den größten Hub zur Verfügung. Der Gleichanteil ist ja raus-entkoppelt. Wenn du absolute Helligkeit (0Hz) mit auswerten willst, muß anders gebaut werden. R und C zwischen den beiden OP kannst du so berechnen, daß deine minimale interessante Frequenz noch kaum gedämpft wird, also C anpassen auf deine Messaufgabe.
Ich hab die Schaltung jetzt sauberer aufgebaut (Versorgungsleitungen verdrillt, 100n/1u-Kondensator an die Spannungsversorgung des OpAmp. Das 50Hz-Signal ist zwar noch wahrnehmbar, aber nicht mehr störend. Das Ausgangssignal des 2. Verstärkers sieht schon mal gut aus und entspricht meinem Simulationsergebnis, aber jenes des 1. Verstärkers zeigt äußerst seltsames Spikes beim Schalten: 1) Ansteuerung der LED (=Sender, der auf meine Sensor-LED leuchtet) 2) Ausgangssignal U1 3) Ausgangssignal U2 Der photovoltaische Eingangsstrom beträgt ca. 190nA. Woher könnte denn das seltsame Ausgangssignal des 1. Verstärkers kommen ? Messfehler ?
Der 1. OPV arbeitet gegen C1. Das ist unberechenbar. Außerdem scheint die Grenzfrequenz zu hoch.
So, ich hab jetzt mal etwas größere Bypasskondensatoren herangezogen, die Widerstandswerte angepasst und auf den nichtinvertierenden Eingang eine Biasspannung von ca. 1,1V gelegt, damit ich keine negative Versorgungsspannung benötige. Damit hat der erste OpAmp genug Platz für sein invertiertes Signal und der Zweite kommt nur bei ganz hohen Eingangssignalen in die Sättigung. Da für meine Anwendung vor allem die Sensitivität bei kleinen Signalstärken wichtig ist, geht das in Ordnung. Leider konnte ich die Schaltung mit dem Spice-Modell des MCP6001 nicht zum Laufen bekommen (timestep too small), so dass ich sie grundsätzlich mit einem anderen Typ validiert habe. Bandbreite und Phasenverschiebung habe ich mit dem MCP6001 validiert (Cutoff bei 1,6 kHz), aber leider nur ohne die Bias-Spannung. Den Rest mache ich morgen mit einem Prototypen. Vielleicht noch eine blöde Frage zum Schluss: Da ich 16 Eingangskanäle habe und daher meine Eingangsstufe auch 16 mal ausführe, benötige ich aber den Spannungsteiler für den Bias nur einmal und führe die Spannung einfach an alle nichtinvertierenden Eingänge der 16 OpAmps. Das sollte doch gehen, oder ? Hier fließt ja (fast) kein Strom und somit können die Widerstandswerte des Spannungsteilers auch recht hoch sein, um den Ruhestrom niedrig zu halten.
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