¿Por qué usamos un opamp para producir una salida de voltaje por encima de 1V en este circuito?

Me pregunto qué ventajas (con respecto al ruido u otros factores importantes) del circuito opamp:

se mantiene sobre un circuito que consta solo de un fotodiodo y una resistencia (la resistencia debe colocarse donde está el voltaje (V)):

Las matemáticas deben ser las mismas:

U_{o u t} \propto R * I_{p h o t o d i o d e}

$U_{out} \propto R * I_{photodiode}$

Tengo curiosidad por saber cuáles son tus ideas.

PD: Quiero usar un circuito para pasar un voltaje proporcional a la corriente del fotodiodo al ADC de un µC.

operational-amplifier photodiode

— cables de salto
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La impedancia de salida y los niveles de voltaje reales parecen ser diferentes

— PlasmaHH

Respuestas:

Todo se reduce a la velocidad. Lo que su circuito no muestra es la auto capacitancia del fotodiodo:

Dado que la señal producida por el fotodiodo es actual (Iph se muestra arriba), si esto está cambiando rápidamente como en un receptor de datos ópticos, la capacitancia de la unión tendrá un efecto significativo en los tiempos de subida y bajada.

Sin embargo, con un amplificador de transimpedancia estamos, en efecto, acortando la capacitancia y ahora, la señal de corriente toma el camino de menor resistencia y eso es hacia el nodo de tierra virtual de la entrada inversora. Esto mejora enormemente el rendimiento de alta frecuencia.

— Andy alias
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Esta es una respuesta asombrosa. Especialmente porque quiero suministrar un LED con una señal PWM de CA de frecuencia considerablemente alta (aproximadamente 21 kHz)

— jumpwires

@jumpingwires probablemente estará bien a 21 kHz con un amplificador de voltaje. Simplemente lea el DS para el PD y vea qué capacitancia tiene y calcule cuánto disminuirá la velocidad de los bordes.

— Andy aka

- Lo haré, gracias por tus consejos adicionales. votaría si pudiera votar: D

— jumpingwires

Puede notar que no solo se reduce a la velocidad, sino a la velocidad a bajas corrientes. A altas corrientes (o altos niveles de luz) la resistencia de detección / transimpedancia puede ser baja, y el circuito resultante responderá rápidamente. De hecho, los sensores láser de muy alta velocidad usan un PD acoplado a CA a una carga de 50 ohmios, y se obtienen respuestas en el rango de GHz. Sin embargo, toma mucha más luz.

— WhatRoughBeast

@WhatRoughBeast Además interesante, gracias por tu comentario.

— jumpingwires

Su ADC tiene una impedancia de entrada de aproximadamente 10k ohmios. Eso influirá significativamente en su señal en el caso sin opamp. (Eso es un eufemismo: se quedará con aproximadamente cero señal)

— rew
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-2

En instrumentación, utilizamos el amplificador operacional para evitar caídas de voltaje, se supone que el amplificador operacional tiene una impedancia de entrada infinita (teóricamente), por lo que para transformar la corriente del fotodiodo en voltaje usamos este método en general para evitar caídas de voltaje. También puede usar la segunda configuración, pero tendrá grandes caídas de voltaje, lo que implica una pérdida masiva en la información capturada del fotodiodo

— Imad Eddine Mokhtari
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¿No caería casi toda la tensión por encima de la gran resistencia que forma un circuito con el fotodiodo? ¿No es esto lo que queremos? Actualmente no puedo ver dónde ocurriría la pérdida de información, o por qué una caída de voltaje es mala aquí.

— jumpingwires