Problema de diseño del amplificador de transimpedancia

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Esta es una pregunta de seguimiento para this one.

Estoy intentando modificar un amplificador de transimpedancia de manera que se invierta su salida TTL: 0V en lugar de 5V y 5V en lugar de 0V (como agregar una puerta NOT a su salida).

Primero describiré el circuito original y luego cambiaré al invertido con la pregunta.

Circuito original

Este es el diagrama esquemático básico del amplificador de transimpedancia original. Sé que falta un condensador en paralelo a Rf para evitar la oscilación, pero ese no es el problema con el que estoy tratando aquí.

Esassonlashojasdedatosoriginalesdeloscomponentesprincipales:

Apunto un diodo láser (1 mW) al diodo fotográfico que se pulsa con datos UART. El puntero láser está a solo milímetros de distancia y causa cambios significativos en la intensidad de la luz.

En el kathode del fotodiodo podemos medir esta señal. El ancho de pulso de los pulsos estrechos es de alrededor de 833 ms, lo que se ajusta a la velocidad UART de 1200 baudios. Cuando el láser está apagado ("Inactivo"), el nivel de voltaje es 620mV y cae cuando el láser está encendido a -260mV.

Enlasalidadelcircuitomedimosestaseñal.Unaseñaldemuybuencomportamientoentre920mV(OFF)y5080mV(ON),listaparaseralimentadacomounaseñalTTLenunmicrocontrolador.

Circuitoinvertido

Enlapreguntaoriginal, Olin Lathrop sugirió este circuito (espero que haya interpretado su sugerencia correctamente) . Básicamente cambiamos el diodo fotográfico y conectamos (+) del opamp a 5V en lugar de 0V.

Enelánododelfotodiodomedimosestaseñal.Cuandoestáinactivo(láserapagado),medimos4.64V.Cuandoelláserestáencendido,medimos5.41V.Tienesentidoconrespectoalosesquemas.

Pero en la salida del opamp solo medimos 5V fijos, sin importar si el láser está encendido o apagado. Cambiar el tamaño de la resistencia Rf no cambia nada. ¿Qué estoy haciendo mal?

    
pregunta Phil

3 respuestas

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Como dije en la respuesta que sugiere el circuito con el diodo conectado a la fuente de alimentación de 5 V:

En el circuito anterior, el opamp se puede alimentar desde el mismo voltaje que en la parte superior del diodo solo si el rango del modo común del opamp se extiende hasta su suministro positivo.

El opamp que elegiste no cumple con esa condición.

    
respondido por el Olin Lathrop
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El valor máximo de entrada del modo común del amplificador operacional LM358 es Vcc - 1.7 V. enlace

Para su circuito, los voltajes en las entradas que no invierten e invierten en el amplificador operacional deben estar por debajo de 3.3 V para que el op-amp se comporte normalmente (es decir, tenga una gran ganancia de voltaje).

Debes considerar:

  1. Cambiar a un amplificador operacional que permite entradas de carril a carril
  2. Carga del terminal no inversor de 1.7 V o más por debajo del riel de alimentación del LM358.
respondido por el ljk07
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Para hacer que el circuito original funcione, debe aumentar el voltaje en la entrada no inversora con un divisor de voltaje. En este momento, está intentando extraer el voltaje de la entrada inversora a tierra porque la entrada no inversora está conectada a tierra; y eso no es posible porque no tienes un suministro negativo.

Lo mismo es cierto para el segundo circuito que probaste pero solo en la dirección opuesta.

Para invertir el circuito, simplemente coloque el diodo en la entrada no inversora y sustitúyalo por una resistencia de la entrada inversora a tierra.

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

CORRECCIÓN:

Lo que quieres hacer es esto:

simular este circuito

Ahora tienes un "amplificador de transimpedancia" que pondrá 0v sobre el diodo y convertirá la corriente a un voltaje Y "invertirá" la señal para que no se invierta como querías.

En realidad, si el amplificador operacional que usaste fuera del tipo riel a riel, podrías haber dado la vuelta al diodo alrededor de tu circuito original y hubiera funcionado Y "invertido". Pero el problema con el circuito que tienes es que, en las dos formas en que lo configuraste, el amplificador operacional está intentando extraer la salida por debajo de gnd o por encima de vcc.

Tenga en cuenta que su voltaje de salida se compensará en ~ 0.7v, por lo que no habrá corriente de luz / cero = 0.7v fuera del amplificador operacional.

Pregunta si quieres que te explique con más detalle lo que hice.

    
respondido por el Vinzent

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