Oli utilizó este circuito
en una respuesta, y también aparece mucho en las imágenes de Google. Pero, ¿funciona? Si lo hace una explicación teórica será bienvenida.
Según esto, el fotodiodo produce efectivamente una corriente incluso cuando hay cero voltios a través de él; es el corriente de cortocircuito . Tenga en cuenta que la dirección de referencia de \$I_S\$ en el diagrama de la pregunta es opuesta a la del \$I_{SC}\$ del diodo para que la tensión de salida sea
\$V_{OUT} = - I_S \cdot R_F = I_{SC} \cdot R_F\$
He encontrado lo anterior aquí .
Una pregunta razonable es cómo puede producirse una corriente con tensión cero ?
Recuerde que hay un interno E a través de la región de agotamiento incluso cuando los terminales del diodo están en cortocircuito. Brevemente, los EHPs generados por la luz en la vecindad de la región de agotamiento son separados por el campo E resultando en la acumulación de carga en los lados P y N (así es como \$V_{OC}\$ se desarrolla). Un cortocircuito permite que una corriente restablezca el equilibrio de la carga.
+1 - explicaría muchas cosas. Sin embargo, aún quiero conservar algo de mi escepticismo: una corriente y ningún voltaje, ¿no estaba eso reservado a los superconductores? BTW, ¿podrías dar un enlace al documento donde encontraste eso?
@stevenvh, Gracias, y he añadido un enlace en mi respuesta. Recuerda que hay un campo E interno a través de la región de agotamiento incluso cuando los terminales del diodo están en cortocircuito. En pocas palabras, la luz generada EHPs en las proximidades de la región de agotamiento son separado por el campo E, lo que provoca una acumulación de carga en los lados P y N (es decir cómo \$V_{OC}\$ se desarrolla). Un cortocircuito permite que una corriente restablezca el equilibrio de la carga.
editado después de la respuesta de Alfred
El amplificador inversor clásico es así:
El fotodiodo creará una corriente que provocará una caída de tensión en la resistencia. Un amplificador óptico con retroalimentación negativa tratará de hacer que ambas entradas sean iguales, por lo que la entrada inversora estará a 0 V, y la corriente a través de la resistencia creará una tensión de salida positiva.
¿Por qué pensé que el otro circuito no funcionaría? Si el diodo crea una corriente se supone que también hay una caída de tensión. Entonces el voltaje en la entrada inversora sería mayor que cero, y el amplificador óptico, tratando de corregir eso, vería su salida bajar hasta el carril negativo.
El gráfico de Alfred muestra, sin embargo, que la entrada puede ser conducido a 0 V por la salida. Se requiere que el voltaje a través del diodo puede bajar a cero, mientras que todavía hay corriente. Aquí hay otro gráfico, de este documento Lo que confirma la respuesta de Alfred:
Un LED en reversa + luz crea una corriente negativa del cátodo al ánodo, por lo que el opamp produce una corriente positiva = voltaje a través de la resistencia para compensar.
@Oli - sí, eso es lo que digo también en la respuesta. Pero, ¿se aplica también al circuito de la pregunta. La salida irá abajo si la entrada inversora > la entrada no inversora.
Ya veo - sí, debería bajar si el LED es al revés por lo que necesita un carril doble. Acabo de confirmar esto con mi configuración.
El circuito de su respuesta se basa en el efecto fotoeléctrico para amplificar la fotocorriente producida por el diodo con un amplificador de transimpedancia.
El circuito de su pregunta se basa en el efecto fotovoltaico pero el sentido de la corriente es erróneo (considere una célula solar con un solo diodo), y sólo tiene sentido con ganancia finita (es decir, con una resistencia en serie con el cátodo). También hay una fuente de fotocorriente implícita en paralelo con el diodo.
No sé cuán eficiente sería un fotodiodo como fuente fotovoltaica, pero sospecho que no mucho.
EDITAR
Pensándolo bien, R1 no es necesario ya que incluso si el diodo está en cortocircuito, la fotocorriente seguirá fluyendo (de nuevo, considere el cortocircuito de una célula solar).
@stevenvh - Sí, esto ocurrirá con cualquier fuente de tensión conectada a un amplificador inversor sin resistencia de entrada.
La idea del circuito de abajo la he sacado de la página 253 del circuito J, "Art of Electronics", versión de 1989. La nota de aplicación de Sharp también utiliza una resistencia en el +Vin para un amplificador operacional y un fototransistor, pero no explica lo que hace.
He probado el circuito de abajo con y sin la resistencia inferior: No pude ver ningún efecto cuando saqué el cortocircuito sobre la resistencia inferior: ni siquiera un cambio en la ganancia. Estoy probando con pulsos de muy bajo nivel de luz, usando diodos regulares de 850 nm y 830 nm como "fotodiodos". Obtuve una detección mucho mejor cuando el "fotodiodo" fue invertido de los diagramas en esta página. Esto es probablemente importante sólo en niveles de luz bajos (menos de 1 mW/cm^2). Cuando el diodo estaba orientado como se muestra en esta página, la salida era no invertido, en contradicción con los comentarios de todos. Tal vez los fabricantes de fotodiodos declaran la orientación invertida de lo que realmente es. Un condensador de 0,0001 a 0,0047 uF sobre la resistencia de retroalimentación ayudó a reducir los picos en los pulsos, pero empeoró los picos para niveles de luz muy bajos.
El uso de un fototransistor de 880 nm retroalimentado con el amplificador óptico (fig. 13 de la nota de aplicación de sharp) con un diodo de 830 nm que suministra la luz funcionó unas 10 veces mejor a niveles de luz bajos que un LED de 830 nm normal como detector si los pulsos eran de más de 1 ms, y si se utilizaba un condensador sobre la resistencia de retroalimentación. Parece que la detección de 0,01 mW/cm^2 es posible.
El amplificador operacional es un JFET para corrientes de entrada muy bajas.
Este diseño. Sólo inserta 1 resistencia donde indiqué. Aquí está la nota de aplicación aguda, figura 13. physlab.lums.edu.pk/images/1/10/Photodiode_circuit.pdf
1. Se espera que las respuestas sean completas en sí mismas. No hay un orden fijo de las diferentes respuestas, así que si te refieres a otra respuesta como "arriba", o "abajo" o "esto", la mayoría de los lectores no sabrán de qué estás hablando. Además, cuando tengas la rep, el esquema debe editarse en tu respuesta. 2. No veo ninguna conexión entre +Vin y un diodo en la figura a la que te refieres, así que sigue sin ser obvio de qué estás hablando. Si haces un esquema mostrando lo que quieres decir y lo subes a Imgur o un servicio similar, podemos editar tu respuesta para poner la imagen en línea.
No estoy seguro de si esto ayuda pero acabo de probar el circuito de abajo en una protoboard y funciona bien. La sensibilidad no es muy grande, necesita un poco de luz para registrar algo y la respuesta no es lineal, pero definitivamente mide la cantidad de luz que el LED blanco está brillando en él. La resistencia afecta a la sensibilidad, más resistencia = más sensible - Lo ajusté hasta que fue como yo quería, en algún lugar alrededor de 100k-300k creo.
El voltaje en la salida tiene un máximo de unos 4v pero creo que es una limitación del LM358.
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¿Alguien lo ha probado realmente? He visto circuitos evolucionados que no tienen sentido pero que siguen funcionando.
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@Rocketmagnet Acabo de hacer el circuito y funciona. Parece que funciona con el diodo apuntando en cualquier dirección, pero el esquema muestra proporciona mejores resultados (a menos que me olvidé de qué lado del LED es que).
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@Rocketmagnet - También lo probé durante la discusión del otra pregunta . Me alegro de que alguien lo haya confirmado, gracias Andreja.
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Apuesto a que la mayoría de la gente que lo hace así no tiene ni idea de por qué funciona.