Por que usamos um opamp para produzir uma saída de tensão acima de 1V neste circuito?

9

Gostaria de saber quais as vantagens (em relação ao ruído ou outros fatores importantes) do circuito opamp:

insira a descrição da imagem aqui
detém um circuito constituído apenas por um fotodiodo e um resistor (o resistor deve ser colocado onde está a tensão (V)):

insira a descrição da imagem aqui

A matemática deve ser o mesmo:

vocêovocêtREuphotodEuode

Estou curioso para saber quais são suas idéias.

PS: Eu quero usar um circuito para passar uma tensão proporcional à corrente do fotodiodo para o ADC de um µC.

jumpingwires
fonte
3
Impedância de saída e os níveis reais de tensão parece ser diferente
PlasmaHH

Respostas:

28

Tudo se resume à velocidade. O que o seu circuito não mostra é a auto-capacitância do fotodiodo: -

insira a descrição da imagem aqui

Dado que o sinal produzido pelo fotodiodo é atual (Iph mostrado acima), se isso estiver mudando rapidamente como em um receptor de dados ópticos, a capacitância da junção terá um efeito significativo nos tempos de subida e descida.

No entanto, com um amplificador de transimpedância, estamos reduzindo a capacitância e, agora, o sinal de corrente segue o caminho de menor resistência e está no nó terra virtual da entrada inversora. Isso melhora muito o desempenho de alta frequência.

Andy aka
fonte
Esta é uma resposta incrível. Especialmente desde que eu quero fornecer um LED com um sinal AC PWM de consideravelmente alta frequência (aproximadamente 21kHz)
jumpingwires
@jumpingwires você provavelmente estará bem em 21 kHz com um amplificador de tensão. Apenas leia o DS para o PD e veja qual capacitância ele possui e calcule quanto diminuirá a velocidade das bordas.
Andy aka
- serve, obrigado por seus conselhos adicionais. gostaria de
votar anteriormente
2
Você pode notar que não é velocidade - é velocidade em correntes baixas. Em correntes altas (ou altos níveis de luz), o resistor de detecção / transimpedância pode ser baixo e o circuito resultante responderá rapidamente. Por uma questão de fato, os sensores a laser de velocidade muito alta usam um PD AC acoplado a uma carga de 50 ohms, e respostas na faixa de GHz são obtidas. Leva muito mais luz, no entanto.
WhatRoughBeast
@WhatRoughBeast Além disso, obrigado pelo seu comentário.
jumpingwires
1

Seu ADC possui uma impedância de entrada de cerca de 10k ohms. Isso influenciará significativamente o seu sinal no caso não-opamp. (Isso é um eufemismo: você ficará com sinal zero)

rew
fonte
-2

Em instrumentação, usamos o amplificador operacional para evitar quedas de tensão; supõe-se que o amplificador operacional tenha uma impedância de entrada infinita (teoricamente), de modo a transformar a corrente do fotodiodo em tensão que usamos em geral esse método para evitar quedas de tensão. você também pode usar a segunda configuração, mas haverá uma grande queda de tensão, o que implica uma perda maciça nas informações capturadas pelo fotodiodo

Imad Eddine Mokhtari
fonte
2
Quase toda a tensão não cairia acima do grande resistor que forma um circuito com o fotodiodo? Não é isso que queremos? Atualmente, não consigo ver onde a perda de informações aconteceria ou por que uma queda de tensão é ruim aqui.
jumpingwires