Transimpedanzverstärker für Fotodioden mit niedrigem Shunt-Widerstand

Ich entwerfe einen Transimpedanzverstärker, um das Signal einer Fotodiode zu verstärken. Ich plane, den IC ADA4350 ( Datenblatt ) zu verwenden , er enthält einen Operationsverstärker und analoge Schalter, um verschiedene Rückkopplungspfade für unterschiedliche Verstärkungen auszuwählen.schematisch

Ich plane, 3 verschiedene Fotodioden zu verwenden, eine davon hat einen sehr großen Shunt-Widerstand von 38 GOhm, aber zwei von ihnen haben einen sehr niedrigen Shunt-Widerstand, eine ist 2 MOhm und die andere 100 kOhm. ( Datenblatt Diode 1 , Datenblatt Diode 2 )

Ich möchte 5 verschiedene wählbare Verstärkungen verwenden, von 1k bis 10M in Dekadenschritten. Ich berechne den Rückkopplungskompensationskondensator für eine Bandbreite von 25kHz. Ich habe die Schaltung in LTSpice simuliert, und mit der Diode mit dem großen Shunt-Widerstand von 38 GOhm sind die Ergebnisse wie erwartet. Aber wenn ich eine der anderen beiden Dioden mit niedrigem Shunt-Widerstand simuliere, stoße ich auf folgendes Problem: Wenn der Rückkopplungswiderstand Rf kleiner als der Shunt-Widerstand der Fotodiode ist, funktioniert es wie erwartet. Wenn der Rückkopplungswiderstand jedoch gleich oder größer als der Shunt-Widerstand ist, funktioniert die Verstärkerschaltung nicht. Der Ausgang geht in Sättigung.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Kann mir jemand helfen zu verstehen, was die Ursache für dieses Verhalten ist? Wie kann ich die Schaltung ändern, damit es funktioniert?

Vielen Dank im Voraus für Ihre Hilfe!

Mit freundlichen Grüße,

Marcel

Das Verhalten, das Sie sehen , ist absolut zu erwarten , Sie müssen diesen Transimpedanzverstärker, an dem Sie arbeiten, wirklich studieren und verstehen . Ich schlage vor, Sie beginnen mit dem Lesen unter: en.wikipedia.org/wiki/Transimpedance_amplifier und auch electronicdesign.com/analog/… Verwenden Sie die Google-Suche, um weitere Artikel zu finden. Ein hochohmiger Rückkopplungswiderstand erhöht die Transimpedanz des Verstärkers, macht die Transimpedanz zu hoch und der Verstärker wird gesättigt. Das ist absolut zu erwarten.
Der Eingangsstrom in der Simulation beträgt 10 nA. Wenn die Transimpedanzverstärkung 10 M beträgt, würde dies zu einer Ausgangsspannung von 0,1 V führen, was den Ausgang nicht sättigen würde.

Antworten (1)

v B ICH A S ist um den Faktor gleichstromverstärkt 1 + R F R S H U N T .

Also, wenn v B ICH A S beträgt 1,8 Volt und R F = 2 × R S H U N T Der Operationsverstärker versucht, an seinem Ausgang eine Gleichspannung von 5,4 Volt anzulegen, und diese liegt über der 5-Volt-Stromschiene.

Es können andere Faktoren eine Rolle spielen, aber dies scheint der wahrscheinlichste zu sein.

Vielen Dank für diese Antwort! Ich verstehe jetzt, wenn ich also die Vorspannung entferne und stattdessen eine symmetrische Stromversorgung verwende, sollte die Schaltung funktionieren. Ich werde es simulieren und testen.
Ich habe die Simulation gerade noch einmal mit einem symmetrischen Netzteil und Vbias = 0 versucht. Jetzt funktioniert es wie erwartet!
Transimpedanzverstärker für Fotodioden mit niedrigem Shunt-Widerstand
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v