Cos'è ElectroYou | Login Iscriviti

ElectroYou - la comunità dei professionisti del mondo elettrico

Conversione I/V ed amplificazione di tensione

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

Moderatori: Foto Utenteg.schgor, Foto UtenteIsidoroKZ, Foto UtenteBrunoValente, Foto Utentecarloc, Foto UtenteDirtyDeeds

0
voti

[1] Conversione I/V ed amplificazione di tensione

Messaggioda Foto Utentepedra31 » 10 lug 2013, 17:20

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 \mu A
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 :
V=Ri
 
V= 100K 10 \mu  = 1 V
Poiché questo valore di tensione non è sufficiente per alimentare i componenti TTL , utilizzo un amplificatore di tensione

A = \tfrac {5V}{1V} =5


Con


Rf= 100 \Omega

Ri = \tfrac {Rf}{A}= 20 \Omega

Avatar utente
Foto Utentepedra31
0 3
 
Messaggi: 11
Iscritto il: 6 lug 2013, 17:21

1
voti

[2] Re: Conversione I/V ed amplificazione di tensione

Messaggioda Foto UtentePioz » 10 lug 2013, 20:56

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? :roll: Controlla
Avatar utente
Foto UtentePioz
420 4 8
Expert
Expert
 
Messaggi: 511
Iscritto il: 11 ago 2011, 21:56

0
voti

[3] Re: Conversione I/V ed amplificazione di tensione

Messaggioda Foto Utenteclaudiocedrone » 11 lug 2013, 1:36

:-) A parte le giuste osservazioni di Foto UtentePioz, 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) O_/

P.s. In FidoCADJ c'è il simbolo dell'operazionale, non occorre disegnarlo, anche perché... viene più bello :mrgreen:; togli anche quel simbolo di "terra" e usa quello del riferimento ;-)
"Non farei mai parte di un club che accettasse la mia iscrizione" (G. Marx)
Avatar utente
Foto Utenteclaudiocedrone
15,0k 4 6 9
Master EY
Master EY
 
Messaggi: 10390
Iscritto il: 18 gen 2012, 13:36

0
voti

[4] Re: Conversione I/V ed amplificazione di tensione

Messaggioda Foto Utentepedra31 » 11 lug 2013, 9:42

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 10 \mu  A . Sfruttando le considerazioni che ho appreso dalle dispense (allego l'immagine a cui mi riferisco) .
Immagine





Ho l'Ingresso non invertente a massa (virtuale) , i_s su R_s = 0 , con conseguente scorrimento di i_s interamente su R_2 .

Ho supposto R_2=100 K \Omega perché in uscita volevo una v = 1V ho quindi applicando la legge di Ohm

v=Ri

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

v_o=-R_2 i_s

quindi nel mio caso :

v_o = - 100 K  10 \mu = -1V

anzichè 1V ? #-o :cry: ?
Avatar utente
Foto Utentepedra31
0 3
 
Messaggi: 11
Iscritto il: 6 lug 2013, 17:21

2
voti

[5] Re: Conversione I/V ed amplificazione di tensione

Messaggioda Foto Utentesimo85 » 11 lug 2013, 12:33

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



A mi sembra che tu lo abbia risolto. Sai proseguire con B?
Avatar utente
Foto Utentesimo85
30,8k 7 12 13
Disattivato su sua richiesta
 
Messaggi: 9929
Iscritto il: 30 ago 2010, 4:59

0
voti

[6] Re: Conversione I/V ed amplificazione di tensione

Messaggioda Foto Utentepedra31 » 11 lug 2013, 12:46

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


Per quanto riguarda B , dato che questo valore tensione di 1V risulta piccolo per i componenti che fanno parte del mio circuito TTL , il mio obiettivo è quello di amplificare tale valore di tensione a 5V .

Quindi ho considerato

R_2 = 100 K\Omega ed R3 = 500 K\Omega

ed ho applicato nuovamente la legge di Ohm quindi

v_o= - \frac{500K}{100k} (-1V) = 5v

ho fatto in questo modo ma ho paura di non aver ancora compreso a fondo gli opamp :oops:
Avatar utente
Foto Utentepedra31
0 3
 
Messaggi: 11
Iscritto il: 6 lug 2013, 17:21

0
voti

[7] Re: Conversione I/V ed amplificazione di tensione

Messaggioda Foto Utentesimo85 » 11 lug 2013, 12:55

Il risultato finale è corretto.

pedra31 ha scritto: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. :ok:

O_/
Avatar utente
Foto Utentesimo85
30,8k 7 12 13
Disattivato su sua richiesta
 
Messaggi: 9929
Iscritto il: 30 ago 2010, 4:59

0
voti

[8] Re: Conversione I/V ed amplificazione di tensione

Messaggioda Foto UtentePioz » 12 lug 2013, 0:22

Scusami Foto Utentesimo85 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!! 8-[ :oops: ) quindi non capisco come possa scorrere corrente.
Mi sfugge qualcosa :roll:

Grazie
Avatar utente
Foto UtentePioz
420 4 8
Expert
Expert
 
Messaggi: 511
Iscritto il: 11 ago 2011, 21:56

3
voti

[9] Re: Conversione I/V ed amplificazione di tensione

Messaggioda Foto UtenteDarwinNE » 12 lug 2013, 0:47

Pioz ha scritto: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!! 8-[ :oops: ) 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
Follow FidoCadJ development on Twitter: https://twitter.com/davbucci
Avatar utente
Foto UtenteDarwinNE
25,5k 5 11 13
G.Master EY
G.Master EY
 
Messaggi: 3592
Iscritto il: 18 apr 2010, 9:32
Località: Grenoble - France

3
voti

[10] Re: Conversione I/V ed amplificazione di tensione

Messaggioda Foto UtentePietroBaima » 12 lug 2013, 1:01

Modello circuitale del diodo:



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).



claudiocedrone ha scritto: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 Foto Utentepedra31, con resistenze così basse l'operazionale potrebbe non farcela ad erogare la corrente che deve scorrere nel feedback! (Rf= 100 \Omega e Ri = 20 \Omega)

Ciao,
Pietro.
Generatore codice per articoli:
nomi
emoticon
citazioni
formule latex

Io capisco le cose per come le scrivete. Per esempio: K sono kelvin e non chilo, h.z è la costante di Planck per zepto o per la zeta di Riemann e l'inverso di una frequenza non si misura in siemens.
Avatar utente
Foto UtentePietroBaima
78,3k 6 12 13
G.Master EY
G.Master EY
 
Messaggi: 9660
Iscritto il: 12 ago 2012, 1:20
Località: Londra

Prossimo

Torna a Elettronica generale

Chi c’è in linea

Visitano il forum: Nessuno e 41 ospiti