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Thema: TIA - langsame Anstiegsflanken?

  1. #1

    TIA - langsame Anstiegsflanken?

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    Hallo Leute,
    Ich bin neu hier im RoboterNETZ und hoffe mir kann hier geholfen werden. Die SuFu hat mir nicht die gewünschten Ergebnisse geliefert.

    Als Neuling in der Elektronik bin ich an einem Projekt, in dem eine sehr geringe Lichtmenge mit einer Photodiode aufgenommen werden soll. (Messung von Photonenabsorbtion innerhalb von Muskelgewebe.)
    Ich verwende hierzu einen ganz normalen Transimpedanzwandler mit einem 10MOhm Widerstand und einem 1pF Kondensator zur Kompensation der Detektorkapazität (berechnet über das GBP des OPs wären 600fF). Dieser ersten Stufe folgt ein aktiver Tiefpass mit einer 50fachen Verstärkung.
    Der von mir verwendete OP ist ein LTC6241 (Link: http://www.linear.com/product/LTC6241).
    Die Photodiode ist eine BPW 34 FA(Link:http://www.datasheetcatalog.org/data...s/BPW34FAS.pdf).
    Die Versorgung läuft vorerst über einen 9V-Block der mit einem virtuellen GND in +/-4,5V Versorgung geteilt wurde.

    Als Lichtquelle verwende ich eine IR-Diode die beliebig gepulst werden kann. (auch Bereich unter 1ms Pulslänge und einer Frequent von 1kHz klappt das noch ohne Probleme. Nachgemessen mit einem Coherence und einem Thorlabs Powermeter)

    Nun zu meinem Problem:
    Der Detektorteil ist VIIIIEEEL zu langsam. Ein Transimpedanzwandler sollte eigentlich eine schnelle Auslesemethode sein, jedoch ist die Anstiegsflanke meines Ausgangssignals bei etwa 100-150ms, wenn ich die Lichtquelle anschalte und anlasse. Diese Zeit ist wichtig, da ich mir nachher sicher sein muss, dass der Anstieg abgeschlossen ist, da sonst die Ausgangsspannung nicht mit der eingefallenen Lichtmenge korreliert.

    Ziel: Anstiegsflanke von maximal 1ms. Ist der OP falsch für meine Anwendung? Muss ich eventuell die Kondensatoren anders dimensionieren? Ist die Schaltung an sich in der Lage, das zu leisten?

    Ich hoffe ich habe alles vollständig widergegeben und habe das Thema ins richtige Forum gesetzt.
    Wenn was fehlt einfach sagen, ich bin wie schon gesagt ein Neuling
    Vielen Dank im Vorraus und seid gnädig mit mir )
    LG Daniel

  2. #2
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    Der OP ist eigentlich schon gut, passt aber nicht zu einer 9 V Batterie - da sollten +-3 V das Maximum sein. Das wären z.B. 3 oder 4 Zellen AA. Auch nicht viel größer, und man kann sich die Virtuelle Masse sparen.

    Bei der Dimensionierung des Kondensators in der Rückkopplung hätte ich da noch meine Zweifel. 1 pF könnte zu wenig sein, so dass der OP schwingt - ober man hat vielleicht doch 1 nF erwischt, und damit wird die Schaltung dann so langsam. Es könnte natürlich auch der Filter sein, der zu langsam ist. Erstmal würde ich ohne den Filter testen. Für eine Flanke im Bereich 1 ms könnte man den 10 MOhm schon ruhig 10-20 pF parallel schalten. Um die Kapazität des Sensors zu reduzieren hilft eine Vorspannung, auch wenn es nur 1-2 V sind.

  3. #3
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    Hallo!

    Zitat Zitat von Knorz Beitrag anzeigen
    Ist die Schaltung an sich in der Lage, das zu leisten?
    Um darüber nachzudenken muss ich "die Schaltung" mir vorstellen können (Skizze/Schaltplan).
    MfG (Mit feinem Grübeln) Wir unterstützen dich bei deinen Projekten, aber wir entwickeln sie nicht für dich. (radbruch) "Irgendwas" geht "irgendwie" immer...(Rabenauge) Machs - und berichte.(oberallgeier) Man weißt wie, aber nie warum. Gut zu wissen, was man nicht weiß. Zuerst messen, danach fragen. Was heute geht, wurde gestern gebastelt. http://www.youtube.com/watch?v=qOAnVO3y2u8 Danke!

  4. #4
    @Besserwessi: Wie genau funktioniert die Vorspannung? Kann ich einfach die negative Spannungsversorgung des OPs verwenden oder stört das den OP selbst? Die Kondensatoren überprüfe ich mal.

    @PICture: Schaltplan kommt morgen, wenn ich wieder im Labor bin, hab ich natürlich vergessen anzuhängen. Hilft ein PSpice-Modell oder reicht der Schaltplan? o\

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Lebende Robotik Legende Avatar von PICture
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    Mir wäre lieber ein Schaltplan, wenn es sich um reale Schaltung handelt.
    MfG (Mit feinem Grübeln) Wir unterstützen dich bei deinen Projekten, aber wir entwickeln sie nicht für dich. (radbruch) "Irgendwas" geht "irgendwie" immer...(Rabenauge) Machs - und berichte.(oberallgeier) Man weißt wie, aber nie warum. Gut zu wissen, was man nicht weiß. Zuerst messen, danach fragen. Was heute geht, wurde gestern gebastelt. http://www.youtube.com/watch?v=qOAnVO3y2u8 Danke!

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär
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    Ein Schaltplan wäre schon besser. Die PSice Modelle könnten von der Programmversion abhängen und nicht jeder hat so ein Programm auf den Rechner.

    Als Vorspannung könnte man einfach die Negative (ggf. auch Positive) Spannung für den OP nutzen. Es kommt einfach die Photodiode an die Spannung und nicht an Masse. Damit hat die Diode immer etwas Spannung in Sperrrichtung und damit weniger Kapazität schon bei 1 V hat man nur etwa die Hälfte.

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