Konwerter prąd - napięcie na wzmacniaczu operacyjnym

Jesli jesteś początkującym elektronikiem, to tu z pewnością znajdziesz pomoc. Miejsce dobre do dyskusji nad podstawami elektroniki w zakresie teorii i praktyki.
slawek55
Użytkownik
Posty: 475
Rejestracja: 16 sie 2005, 11:47
Lokalizacja: Szczecin

Konwerter prąd - napięcie na wzmacniaczu operacyjnym

Post autor: slawek55 » 15 mar 2011, 8:22

Cześć.
Prośba do Was.
W ostatnim EdW był układ luksomierza. Był tam schemat przetwornika prąd napięcie na wzmacniaczu operacyjnym (fragment w załączniku)

Mam pytanie. Jak ugryźć ten układ. To znaczy czy on pracuje w roli typowego przetwornika prąd napięcie, czy jest to raczej rodzaj wzmacniacza różnicowego. Wprowadza mnie w błąd rezystor R4.
Sławek
Załączniki
prad napiecie.JPG
prad napiecie.JPG (10.95 KiB) Przejrzano 16801 razy

Jony130
Moderator
Posty: 3170
Rejestracja: 11 sie 2005, 16:33
Lokalizacja: wrocław

Post autor: Jony130 » 15 mar 2011, 12:39

To typowy przetwornik prądu na napięcie.
A R4 prowadza dodatkowy offset do napięcia wyjściowego.
Np. prąd 10uA da 2V na wyjściu z R4 i 1V bez rezystora R4.

slawek55
Użytkownik
Posty: 475
Rejestracja: 16 sie 2005, 11:47
Lokalizacja: Szczecin

Post autor: slawek55 » 15 mar 2011, 13:00

A... czyli ten R4 powoduje tylko pdoniesienie napiecia wyjściowego wzmacniacza, czy tak?
A czy jest wymóg, aby te oba rezystory R1 i R4 miały równe wartości? Chyba że może chodzic wejściowe napięcia niezrównoważnenia?

Jony130
Moderator
Posty: 3170
Rejestracja: 11 sie 2005, 16:33
Lokalizacja: wrocław

Post autor: Jony130 » 15 mar 2011, 13:24

slawek55 pisze:A... czyli ten R4 powoduje tylko pdoniesienie napiecia wyjściowego wzmacniacza, czy tak?
Tak
slawek55 pisze:A czy jest wymóg, aby te oba rezystory R1 i R4 miały równe wartości?
Nie ma takiego wymogu.

slawek55
Użytkownik
Posty: 475
Rejestracja: 16 sie 2005, 11:47
Lokalizacja: Szczecin

Post autor: slawek55 » 15 mar 2011, 13:33

dziękuje.

Czy każda dioda LED może pracowac jako źródło prądowe?
W takim razie dlaczego nie kożysta sie z tej możliwości tylko buduje fotodiody?
I ostatnia sprawa. Taka dioda może pracować jako żródło prądowe lub napięciowe. To dlaczego częściej korzysta sie z niej w roli źródła prądowego?

Awatar użytkownika
c4r0
Moderator
Posty: 2150
Rejestracja: 13 kwie 2004, 19:56
Lokalizacja: z lasu
Kontakt:

Post autor: c4r0 » 15 mar 2011, 17:14

slawek55 pisze:Czy każda dioda LED może pracowac jako źródło prądowe?
Tak, bo to dioda.
slawek55 pisze:W takim razie dlaczego nie kożysta sie z tej możliwości tylko buduje fotodiody?
Bo konstrukcja i proces produkcji diod LED jest optymalizowany pod katem emisji, a nie detekcji swiatla.
slawek55 pisze:dlaczego częściej korzysta sie z niej w roli źródła prądowego?
Bo jest wygodniej i tego typu detekcja jest bardziej liniowa.

slawek55
Użytkownik
Posty: 475
Rejestracja: 16 sie 2005, 11:47
Lokalizacja: Szczecin

Post autor: slawek55 » 16 mar 2011, 5:54

Zastanowiło mnie jeszcze zastosowanie rezystora R4 na załączonym fragmencie schematu.
Rozumiem że jego zastosowanie podnosi spoczynkowe napięcie wyjściowej, ale przecież jeżeli zmienię sie prąd diody to zmieni się też to napięcie spoczynkowe.
Prąd diody przecież jest taki sam w obu rezystorach R1 i R4?
Czego tu nie dostrzegam?

Jony130
Moderator
Posty: 3170
Rejestracja: 11 sie 2005, 16:33
Lokalizacja: wrocław

Post autor: Jony130 » 16 mar 2011, 9:33

No ale gdzie tu problem?
Jak ci przeszkadza tak bardzo ten R4 to zastąp go zwarciem i daj R1=200K i wyjdzie na to samo.
Choć trzeba pamiętać, że istnieje taki parametr jak minimalne napięcie wejściowe.
I może dlatego autor projektu dał ten rezystor R4.

slawek55
Użytkownik
Posty: 475
Rejestracja: 16 sie 2005, 11:47
Lokalizacja: Szczecin

Post autor: slawek55 » 16 mar 2011, 17:11

Nieporozumienie. Wcale mi nie przeszkadza. Po prostu zobaczyłem taki "inny" przetwornik prąd-napięcie i dało mi to do myślenia.

Jony130
Moderator
Posty: 3170
Rejestracja: 11 sie 2005, 16:33
Lokalizacja: wrocław

Post autor: Jony130 » 17 mar 2011, 12:58

slawek55 pisze: Po prostu zobaczyłem taki "inny" przetwornik prąd-napięcie i dało mi to do myślenia.
Aha i to ci się ceni :wink:

slawek55
Użytkownik
Posty: 475
Rejestracja: 16 sie 2005, 11:47
Lokalizacja: Szczecin

Post autor: slawek55 » 18 mar 2011, 14:12

Peróbowałem wyprowadzic sobie wzory na ten przetwornik z dodatkowym rezystorem R4, ale coś mi nie wychodzi. Czy to możliwe że w tym układzie napiecie wyjściowe jest zależna od kilku parametrów. Chodzi o to że wyszło mi coś takiego ze napięcie na jesnym i drugim wejściu (+ i -) wzmacniacza zależne jest od napięcia wyjściowego, a to chyba nie powinno tak być?

Awatar użytkownika
c4r0
Moderator
Posty: 2150
Rejestracja: 13 kwie 2004, 19:56
Lokalizacja: z lasu
Kontakt:

Post autor: c4r0 » 18 mar 2011, 17:25

Rezystor R4 nie zmienia offsetu. Zaleznosc napiecia wyjsciowego od pradu fotodiody jest w tym przypadku dokladnie taka sama, jak by byla gdyby nie bylo R4 a R1 mial 200k. Powody do takiego rozwiazania, ktore przychodza mi do glowy, to poprawa/umozliwienie pracy ukladu przy niesymetrycznym zasilaniu wzmacniacza operacyjnego, albo z jakichs powodow potrzeba "odseparowania" sondy pomiarowej od masy ukladu.

Jony130
Moderator
Posty: 3170
Rejestracja: 11 sie 2005, 16:33
Lokalizacja: wrocław

Post autor: Jony130 » 19 mar 2011, 13:03

Fotodioda włączona wsteczne zachowuje się jak źródło prądowe sterowane "fotonami".
Obrazek

Więc schemat dla tego układu wygląda tak
Obrazek
A więc ze schematu wnika że napięcie wyjściówkę będzie zależeć tylko od wartości Ra i Rb i prądu źródła prądowego.
Uwy = Ir * (Rb+Rb)

slawek55
Użytkownik
Posty: 475
Rejestracja: 16 sie 2005, 11:47
Lokalizacja: Szczecin

Post autor: slawek55 » 19 mar 2011, 16:43

Dużo to pomogło. Ale powiedz mi gdzie tkwi błąd mojego myślenia.
Z zasady pracy wzmacniacza operacyjnego wynika iż "stara się on" tak zrobić aby na jego obu wejściach + i - napięcia były jednakowe. A tu zawsze pomiędzy wejściami będzie napięcie wynoszące tyle ile spadek napięcia na fotodiodzie. wychodzi na to ze ta różnica będzie zawsze różna od zera (około 400mV z katalogu).

Chyba ze to jest ogólne stwierdzenie i nie ma zastosowania w tym przypadku?

Awatar użytkownika
c4r0
Moderator
Posty: 2150
Rejestracja: 13 kwie 2004, 19:56
Lokalizacja: z lasu
Kontakt:

Post autor: c4r0 » 19 mar 2011, 23:24

Nie ma spadku napięcia na diodzie, jeśli zewrzesz ze sobą anodę i katodę. To właśnie robi ten wzmacniacz. Stara się utrzymać takie samo napięcie na obu wejściach, więc próbuje robić "aktywne zwarcie" fotodiody. Napięcie potrzebne na wyjściu, aby to uzyskać, zależy od prądu fotodiody, i w ten sposób uzyskujemy przetwornik prąd-napięcie.

Inaczej mówiąc, wzmacniacz odbiera ładunek powstający na anodzie/katodzie diody, dzięki czemu nie gromadzi się on tam i nie tworzy tego napięcia, o którym piszesz.

ODPOWIEDZ