Conversione I/V ed amplificazione di tensione

[pedra31]

Salve a tutti,
volevo sottoporre alla vostra attenzione un esercizio che intendo risolvere e per il quale mi piacerebbe
ricevere alcuni vostri consigli, suggerimenti e critiche costruttive.
Il problema, non di particolare difficoltà, consiste nel convertire un segnale di corrente di 10
proveniente da un fotodiodo e di amplificare il segnale qualora risultasse sottodimensionato per i circuiti di tipo TTL (5V)

A tal fine la mia scelta è ricaduta sull'utilizzo di 2 amplificatori operazionale in configurazione invertente .

Per calcolare la R del Convertitore I/V :

Poiché questo valore di tensione non è sufficiente per alimentare i componenti TTL , utilizzo un amplificatore di tensione




Con

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

[Pioz]

Il fotodiodo sei sicuro vada messo così? Dove è collegato l'altro capo del diodo?
Le configurazioni sono di tipo invertente ma dalle formule che hai usato mi pare che non invertano niente? Controlla

[claudiocedrone]

A parte le giuste osservazioni di Pioz, penso che dovresti specificare un po' più di cose; prima di tutto, causa mia ignoranza, mi piacerebbe che spiegassi anche sommariamente come si converte una corrente in una tensione con un opamp in configurazione invertente, poi le condizioni di contorno dell'esercizio, se gli opamp sono ideali o reali etc., in quanto in un opamp non ideale in configurazione invertente la resistenza di ingresso è pari a quella collegata all'ingresso stesso e la resistenza di uscita non è nulla... se ad esempio il primo operazionale avesse una resistenza di uscita di 100 ohm (ipotesi abbastanza realistica in molti casi), con una resistenza di ingresso del secondo di 20 ohm (come hai messo tu) la tua tensione di 1 V entrerebbe nel secondo stadio già attenuata a 200 mohm e in uscita al secondo opamp ti ritroveresti... 1 V ! (segni a parte)

P.s. In FidoCADJ c'è il simbolo dell'operazionale, non occorre disegnarlo, anche perché... viene più bello ; togli anche quel simbolo di "terra" e usa quello del riferimento

[pedra31]

Io non so se ho fatto i calcoli in maniera corretta , ed è proprio per questo che vi scrivo , in pratica ho considerato la corrente che esce dal fotodiodo . Sfruttando le considerazioni che ho appreso dalle dispense (allego l'immagine a cui mi riferisco) .






Ho l'Ingresso non invertente a massa (virtuale) , su , con conseguente scorrimento di interamente su .

Ho supposto perché in uscita volevo una ho quindi applicando la legge di Ohm



non considerando che la tensione uscente da un opamp in configurazione invertente è



quindi nel mio caso :



anzichè 1V ? ?

[simo85]

Ovviamente è bene scomporre il problema in problemi più piccoli, separando i due circuiti, A e B:

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

A mi sembra che tu lo abbia risolto. Sai proseguire con B?

[pedra31]

A mi sembra che tu lo abbia risolto. Sai proseguire con B?[/quote]


Per quanto riguarda B , dato che questo valore tensione di risulta piccolo per i componenti che fanno parte del mio circuito TTL , il mio obiettivo è quello di amplificare tale valore di tensione a .

Quindi ho considerato

ed

ed ho applicato nuovamente la legge di Ohm quindi



ho fatto in questo modo ma ho paura di non aver ancora compreso a fondo gli opamp

[simo85]

Il risultato finale è corretto.

ho fatto in questo modo ma ho paura di non aver ancora compreso a fondo gli opamp

Forse questo thread ti può venire incontro.

Se poi non ti è chiaro qualcosa, puoi sempre aprire un thread ed esporre i tuoi dubbi su cosa non hai ben capito. Il forum esiste a proposito.

[Pioz]

Scusami simo85 ma non capisco come funzioni il circuito di conversione corrente tensione con il fotodiodo messo così. Non dico che sia sbagliato il circuito, anzi, spero qualcuno mi spieghi il suo funzionamento.
Forse non conosco bene i fotodiodi ma per quello che vedo entrambi i capi del diodo sono connessi allo stesso potenziale per via della massa virtuale (non dirlo al gattone che l'ho chiamata così!! ) quindi non capisco come possa scorrere corrente.
Mi sfugge qualcosa

Grazie

[DarwinNE]

Forse non conosco bene i fotodiodi ma per quello che vedo entrambi i capi del diodo sono connessi allo stesso potenziale per via della massa virtuale (non dirlo al gattone che l'ho chiamata così!! ) quindi non capisco come possa scorrere corrente.

In realtà, il fotodiodo pompa una corrente che sbilancia leggermente le due tensioni negli ingressi dell'operazionale. Quest'ultimo "reagisce" con una variazione all'uscita che dà luogo grazie alla controreazione ad un percorso per la corrente del fotodiodo.
I due ingressi sono esattamente allo stesso potenziale solo nel modello dell'operazionale ideale (formato da nullore e noratore), modello che serve per fare dei calcoli con ottima approssimazione, ma che resta pur sempre qualcosa di idealizzato.
Comunque, poco importa che la tensione ai capi del fotodiodo sia nulla, dato che quello che conta è la corrente che vi scorre. Anzi, spesso lo si polarizza inversamente per guadagnare in velocità di risposta (la capacità di giunzione diminuisce) ed in linearità, anche se si perde leggermente in sensibilità.

Piuttosto, occhio alla compensazione. Con i fotodiodi un po' grossi, c'è una capacità di giunzione non banale che può rendere instabile il circuito e far oscillare tutto. Ci va un condensatore in parallelo alla resistenza di controreazione. Qui c'è un documento che spiega due cosette a questo proposito:

http://www.ti.com/lit/an/sboa055a/sboa055a.pdf

Qui si era detto qualcosa sui fotodiodi e sugli amplificatori a transimpedenza:

viewtopic.php?f=1&t=27093

[PietroBaima]

Modello circuitale del diodo:

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Il generatore di corrente è controllato dalla luce che riceve la giunzione.
Finché la tensione AK non è tale per cui il diodo interno conduca in modo apprezzabile esso è trascurabile e quindi il convertitore I/V converte la fotocorrente generata dal fotodiodo in una tensione pari a V=-RI (ma la corrente I è negativa, quindi l'uscita è positiva).

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

se ad esempio il primo operazionale avesse una resistenza di uscita di 100 ohm (ipotesi abbastanza realistica in molti casi)

Quasi vero, considera però che quando chiudi l'operazionale in reazione l'impedenza di uscita scende di un fattore 1+T.

Inoltre pedra31, con resistenze così basse l'operazionale potrebbe non farcela ad erogare la corrente che deve scorrere nel feedback! ( e )

Ciao,
Pietro.