Photodetektor Schaltung

Andreas Weber schrieb:

Hallo,

beim mittleren Opamp kann man mittels eines zusätzlichen Parallelkondensators zusätzlich Filterwirkung erzielen (evtl. sogar ein Filter 3. Ordnung berechnen). -60dB/dec sehe ich auf den ersten Blick nicht.

Ansonsten muss man die Schaltung eh in der Praxis durchmessen.

Bernd Mayer

Bernd Mayer schrieb:

Hallo Bernd, danke für deine Antwort. Stimmt, da könnte man auch nochmal filtern. Die -60dB/dec kommt von den

Gruß von Andy

"Andreas Weber" schrieb im Newsbeitrag news:467c33ed$0$20296$ snipped-for-privacy@newsspool3.arcor-online.net...

Hallo Andreas,

Das ist OK.

Schon mal Z=omaga*L gerechnet. Da kommen vielleicht 0,0x-mOhm heraus bei 1kHz. Den Einfluss kannst du also vergessen.

Filter direkt vor dem ADC ist sicher am besten.

Wie wäre es mit 5V/0V Rail- to -Rail-Verstärker für den Filter-Opamp. Von dort geht es dann zum A/D-Wandler. Da braucht man dann natürlich einen kleinen Offset, da der keine echten

Die Alternative ist ein Vorwiderstand vor dem ADC-Eingang mit Schutzdioden gegen +5V und Masse.

Ich sehe darin keinen großen Vorteil, außer dass man dann ein MFB-Tiefpassfilter verwenden könnte, das bei hohen Frequenzen in der Sperrdämpfung Vorteile hat.

Gruß Helmut

Hallo Helmut, danke für deine Antwort.

Helmut Sennewald schrieb:

Hab ich mir auch schon überlegt, aber der LT1013 ist halt ein Dual OP. Und ein weiteres Bauteil wollte ich nicht wirklich. Aber ich denk drüber nach :-)

Diode gegen Masse hab ich ja, und gegen die 5V Referenz wollte ich nicht wegen Genauigkeit aber wenn ich jetzt drüber nachdenke, hat die Referenzspannungsquelle Sink&Source Fähigkeit... Bringt das dann einen Vorteil gegenüber der Zenerdiode?

Gruß von Andy

"Andreas Weber" schrieb im Newsbeitrag news:467c4202$0$14881$ snipped-for-privacy@newsspool4.arcor-online.net...

Hallo Andy,

Da sind Welten dazwischen. Die Dioden sperren auf jeden Fall für alle Spannungen von 0Volt bis 5V. Die Z-Diode fängt whrscheinlich spätetstens bei 4V an zu leiten und macht damit die Genauigkeit kaputt.

Gruß Helmut

Bei der niedrigen Frequenz sollte die Induktivität von ein paar mm Leitung reichlich egal sein. Problematischer scheint mir da der 50 MOhm Widerstand in der Rückkopplung. Macht der Dir nicht mit thermischem Rauschen das Signal kaputt? Wie sieht es mit der parasitären Kapazität des Widerstands aus? Ein Standard-Bauteil ist das wohl eher nicht. Außerdem hätte ich Bedenken, dass die Banddbreite des OPA124 bei so hoher Verstärkung ausreicht für die 30 kHz. Hast Du das ganze schonmal durch ein Spice simuliert?

Warum meinst Du gerade 0.5 pF zu brauchen?

Ich würde etwas mehr Aufwand mit der Versorgung treiben. Fünfzig Hertz und höhere harmonische Verwandte schleichen sich gerne über diesen Weg ein. Eventuell würde ich sogar über Batterie-Betrieb des Vorverstärker nachdenken. Ich weiß, das ist unschön und man sollte die Störungen durch die Versorgung auch anders in den Griff bekommen. Aber bis dahin kämpft man mit vielköpfigen Schlangen.

Da es offensichtlich um quasi DC geht, würde ich mir auch mal einen die guten Instr. Opamps anschauen. Vor ewig langer Zeit haben bei uns die AD524-Goldstücke bei wenig Licht auf Photodioden gut funktioniert. Wenn ich mich recht erinnere, enhält das Datenblatt dazu eine mittlere Abhandlung über rausch-optimiertes Schaltungsdesign

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Moin!

Genau, damit der ADC wirklich ein niederohmig AC-geblocktes Signal bekommt. Damit erübrigt sich dann auch die Frage nach der Reihenfolge:

1. Filter im pre-amp, 2. Filter aktiv im amp (1-pol, dann gehts auch mit einstellbarer Verstärkung) und 3. Filter passiv RC mit dem C direkt am ADC. Nebenbei 1 Opamp gespart.

Gruß, Michael.

Hallo Andreas,

Auch zum Nachdenken: Bekommt man den OPA124? Das scheint derzeit schwierig zu sein, Digikey hat z.B. keine mehr.

Hallo Kai-Martin, In der Transimpedanzschaltung interessiert mich das thermische Stromrauschen und das sinkt bei steigendem R mit sqrt(1/R). Kleinerer Widerstand würde also mehr Rauschen verursachen am Ausgang.

Wie sieht es mit der parasitären Kapazität des Widerstands

Ja, habe ich. Scheint laut Simulation auch zu klappen, allerding will ich ja keine 30kHz (Das ist die ADC Sampling Rate) sondern etwa 1.5kHz

In erster Linie will man ja die Eingangskapazität von OP und Diode kompensieren um ein Gain-Peaking zu vermindern. Eigentlich brächte man da etwa 0.1p bis 0.3p um sich die Bandbreite nicht zu ruinieren, da ich aber eh hinterher filtern will, hab ich den etwas größer gemacht.

Noch mehr Aufwand? Was würdest du denn noch machen? Das ganze kommt in einen Weisblechkasten mit Trennsteg zwischen analog und digital-Teil.

Gruß von Andy

Helmut Sennewald schrieb:

Hi Helmut, wegen "ab 4V leiten" hatte ich ja das schlechte Gefühl... Aber stimmt natürlich, Diode gegen die 5V ist sauberer und macht keine nichtlinearität zwischen 4V und 5.2V. Dann werde ich eine Bat 46 nach 5V Ref spendieren.

Danke nochmals, Gruß von Andy

Joerg schrieb:

Hallo Joerg, vor etwa einer Woche habe ich noch OPA124UE bei farnell bestellt und jetzt etwa 10 Stk hier liegen. Eben nochmal nachgeschaut :"Lieferzeit auf Anfrage". Macht natürlich etwas Angst ;-) aber ist ja keine Serienproduktion...

Ansonsten so machbar? Mich wundert jetzt, dass die Profis den Entwurf nicht in der Luft zerreisen :-)

Gruß von Andy

Andreas Weber :

Die Frage ist, ob der 50M und die Leiterbahnen+Pins zusammen nicht schon 0.5pF ergeben. Ich denke, genau hier wirst du praktisch noch ein bissl experimentieren.

Matthias

Andreas Weber schrieb:

Bei 50 MOhm wundert mich das. So im allgemeinen ist ab 1 Mohm selten ein diskreter C nötig.

Siehe auch die hier öfter zitierten Appnotes von BB/TI, insbesondere AB-075. A propos Filter: Butterworth macht Überschwinger bei Pulsen. Ein zusätlicher R und C und du hättest ein Bessel dritter Ordnung...

Eventuell Verstärker mit RR-Output an 5V? Oder clamping-Verstärker. Meist ist im Datenblatt des AD Wandlers eine Beispielschaltung mit Vorverstärker.

Hallo Andreas,

Mir scheint ein 0,5pF Kondensator in einer Schaltung als Grenzfrequenz mitbestimmendes Bauteil sehr gewagt. Der tatsächlich wirksame Wert ist wohl sehr stark von diversen parasitären Kapazitäten abhängig. Du solltest Dir (uns) auch klarlegen, was für ein Frequenzverhalten Deine Schaltung aufweisen soll. Ist denn ein so steiler Antialiasingfilter überhaupt notwendig? Was für eine Grenzfrequenz hat denn Dein Eingangsverstärker mit der angegebenen Fotodiode? Hat die optische Lichtquelle überhaupt Frequenzanteile über 15kHz? Es wäre also schon interessant uns mehr über die Applikation zu sagen, um Dir Tipps zu geben. Ein 100kHz 16-bit ADC ist nicht unbedingt optimal, wenn einem nur der Frequenzbereich bis 1kHz interessiert.

Friedrich Seuhs schrieb:

Hallo,

ich denke der Filter ist auch wegen dem Rauschen vorgesehen nicht nur wegen Antialiasing. Man müsste das mal durchrechnen *und* Messen.

Falls die Schaltung nicht ganz dicht ist (elektrisch oder optisch) kann man da allerhand einfangen: Brummen, Radio, Leuchtstoffröhren, Monitore, Taschenrechner, Fahrstühle, Kühlschränke usw. - Rauschen halt.

Wie Kai-Martin Knaak treffend schrieb: Da "kämpft man mit vielköpfigen Schlangen."

Bernd Mayer

Hallo Andreas,

In Serie wuerde ich derzeit damit nicht gehen.

Ehrlich gesagt, kann ich das Schaltbild kaum sehen, weil der Browser nicht zurueck zoomen kann. Es ist viel zu gross. Vorsicht ist beim 50M Widerstand angeraten, da reicht schon etwas Luftfeuchte und der Faktor der I/U Umsetzung driftet weg.

Hallo Andreas,

Noch eine kleine Bemerkung: 6nV/rtHz ist in Sachen Low Noise heutzutage nicht mehr so der Hit. Es gibt bessere. Meine Designs in Optoelektronik arbeiten im zig MHz Bereich und selbst dort oben liegt die Messlatte unter 2nV/rtHz. Beispiel THS4021, doch der ist fuer Deine Schaltung mit ueber 1GHz GBW eher ein zu heisses Eisen. Wir haben ihn allerdings problemlos bekommen. Er scheint noch nicht von vielen entdeckt worden zu sein, denn Digikey und andere haben immer nur ein paar hundert auf Lager. Als die letztens ausgeloeffelt waren (ahem, schuldig...), gab es aber gleich eine Kelle Nachschub.

Hallo Matthias,

Bei so etwas haben wir frueher zwei isolierte Schaltdraehte an den Widerstand geloetet und dann solange verdrillt, bis der Phasenverlauf passte.

Joerg schrieb:

- Das ist für FET ein guter Wert.

- Wichtig ist hier das Stromrauschen, das ist beim THS mit 2pA/rthz fast 4 Grössenordnungen grösser als beim OPA124.

- Du willst bei 50 MOhm doch nicht einen Bipolar-Verstärker mit 2 uA Eingangsstrom nehmen? Da müsste man schon heftig über T-Netzwerk und Servoverstärker nachdenken...

- Es geht eher um bescheidene Frequenzen, da wär ich mit dem THS auch vorsichtig. Das ist ein HF-Verstärker, was indirekt heisst, dass das Knie zum Übergang zum 1/f Rauschen sehr hoch liegt, 50 kHz oder so. Braucht man bei 10 Hz wenig Rauschen, gibt es andere Verstärker die 10x besser sind.