Warum beeinflusst dieser Widerstand diese Transimpedanzschaltung auf diese Weise?

Ich arbeite mit folgender Schaltung

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Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Es ist ein Transimpedanzverstärker mit einer Klemmschaltung, um den Ausgang auf einen Diodenabfall zu begrenzen.

Die Idee ist, sobald die Basis von Q1 bei -0,7 V liegt, schaltet sie sich ein und leitet den Fotodiodenstrom vom Operationsverstärker weg.

Die Schaltung funktioniert irgendwie. Es klemmt bei -0,7 V, aber es klingelt und schwingt dann über, wie in der Oszilloskopspur unten zu sehen ist (am Ausgang des Operationsverstärkers aufgenommen).

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Das Hinzufügen eines Widerstands in Reihe mit der Fotodiode behebt das Problem, verlangsamt jedoch die Dinge erheblich, wie in der Schaltungs- und Bereichsspur unten zu sehen ist.

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Warum ändert der Widerstand den Ausgang so? Ich konnte die Schleifenverstärkung für diese Schaltung nicht ableiten.

Ich glaube nicht, dass die niedrigere Geschwindigkeit darauf zurückzuführen ist, dass der 100-Ohm-Vorwiderstand den Fotodiodenstrom in seine Kapazität umleitet, da die Zeitkonstante von 10 Ohm * Fotodiodenkapazität viel schneller ist als die Bandbreite des Verstärkers.

Vielen Dank für Ihre Hilfe.

Welches Problem versuchen Sie mit der Klemmschaltung zu lösen? Die meisten Fotodioden werden auch bei starker Ansteuerung nicht mehr als Milliampere erzeugen, sodass Sie wahrscheinlich die Verstärkung von Q1 nicht benötigen, damit der Operationsverstärker den Strom verarbeiten kann.
Eine Sache zu überprüfen: Wenn die Schaltung begrenzt, bleibt der invertierende Eingang des Operationsverstärkers auf 0 V?
@thephoton Das Ziel der Schaltung ist es, eine hohe Verstärkung für kleine Lichtpegel zu haben, aber große Lichtpegel ohne die Probleme zu bewältigen, die mit der Übersteuerung des Operationsverstärkerausgangs verbunden sind. Ich prüfe die Eingangsspannung und melde mich wieder.
Ihr Operationsverstärker kann 70 mA treiben, aber Sie begrenzen auf einen Wert, bei dem der Fotostrom 7 uA beträgt. Entfernen Sie einfach Q1 und verwenden Sie zwei Dioden, wenn Sie eine Begrenzung von ~ 1,4 V wünschen.
@ThePhoton der Verstärker klingelt immer noch mit 2 Dioden. Anstelle eines kleinen Überschwingens nach dem Klingelimpuls sättigt es sich jetzt vorübergehend an der positiven Stromversorgung. Mit Blick auf den invertierenden Eingang sieht es so aus, als wäre die Schleife geschlossen (~ 0 V), außer dass die Schwingungen am unteren Rand des geklemmten Impulses auftauchen.
Ich denke darüber nach, einen Widerstand in Reihe mit den beiden Dioden hinzuzufügen, um die Rückkopplung zu verringern, wenn die Klemmschaltung aktiv ist.

Antworten (1)

Kann jemand erklären, warum der Verstärker klingelt oder warum er nach dem Klemmen überschwingt?

Wenn die Schaltung begrenzt (D2 und Q1 sind in Vorwärtsrichtung vorgespannt), wird die Schleifenverstärkung im Vergleich dazu erhöht, wenn sie nicht begrenzt. (Stellen Sie sich das so vor: Die Schaltung begrenzt durch Erhöhen der Rückkopplungsverstärkung, sodass der Ausgang nicht so stark schwingen muss, um den invertierenden Eingang auf demselben Potenzial wie den nicht invertierenden Eingang zu halten).

Sie müssen Ihre Stabilitätsanalyse für die einschränkenden und nicht einschränkenden Fälle separat durchführen. Und eventuell einen Ausgleich vorsehen, der beim Begrenzen wirksam wird, um den Ring zu eliminieren.

Warum beeinflusst dieser Widerstand diese Transimpedanzschaltung auf diese Weise?
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