Перейти к содержанию

    

Усилитель для низкоомного ИК фотодиода.

Здравствуйте. Прочитал литературу, прочитал форумы и вот странная вещь, почему-то все забывают про выходное сопротивление источника сигнала и входное приемника(ну или почти не обсуждают этот вопрос). Если у фотодиода очень большое собственное сопротивление это хорошо, легко работать, но вот что делать если его сопротивление с десятку кОм или вообще сотни Ом.

Моя задача усилить сигнал с диодов: http://www.ibsg.ru/PDF_Data/PD24-05_RU.pdf и http://www.ibsg.ru/PDF_Data/PD36-05_RU.pdf Сигнал должен быть именно усилен, речь идет об измерении и не о каком-либо импульсном режиме работы. В процессе была расчита схема классического I-V преобразователя, схема была промоделирована. В процессе моделирования было обнаружено то, что входное сопротивление преобразователя составляет чуть более 5 кОм при Rf - 20 МОм. Уменьшение Rf нисколько не повлияло на входное сопротивление, но вот замена усилителя при моделировании повлияла. Изначально был AD795, при замене на OPA129 сопротивление упало аж до 90 Ом. Я подумал что это глюки. Моделирование проводил в Multisim 12.0.

Подумав что это прикол проги, собрал реальный усь на AD795JRZ и начал тестировать. Оказалось прога нормально смоделировала, при комнатной температуре на выходе уся болтанка из крайнего плюса в крайний минус. Балансировка толко способствует отправке усилителя в полный накаут. При охлаждении диода до -15 градусов по цельсию происходит увеличение его дифференциального сопротивление и как следствие усилитель начинает работать, появляется стабильность, балансировка смещает уровень в ограниченом пределе(работа проводилась только с диодом PD24-05).

 

post-82189-1434375804_thumb.png

Балансировка по даташиту, по схеме R1, R2 = 100 Ом, R3 = 200 Ом, R4, R5 = 510 Ом, R6 = 100 кОм.

С1, С4 = 4,7 мкФ, С2, С3, С5, С6, С7 = 0,1 мкФ.

DA1 - AD795JRZ, DA2 - AD8510.

 

И так сам вопрос: как точно расчитать входное сопротивление преобразователя и как избавиться от этого прикола с сопротивлением?

Изменено пользователем zigmo

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
Оказалось прога нормально смоделировала, при комнатной температуре на выходе уся болтанка из крайнего плюса в крайний минус. Балансировка толко способствует отправке усилителя в полный накаут. При охлаждении диода до -15 градусов по цельсию происходит увеличение его дифференциального сопротивление и как следствие усилитель начинает работать, появляется стабильность, балансировка смещает уровень в ограниченом пределе(работа проводилась только с диодом PD24-05).

какой коэффициент усиления у транс-импедансного преобразователя в Вашей схеме?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

alexunder

При испытаниях было 235 МОМ и 20 МОм в обратной связи, конденсатор Cf болтающийся параллельно Rf составляет 10 пФ, увеличение его до нескольких нФ ничего не давало, дальнейшее увеличение приводило усилитель в полную негодность и почти полной потери чувствительности(срабатывание по ступеньке).

 

Plain

Уже на изусть все эти формулы запомнил. Спасибо конечно, но ничего нового.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
При испытаниях было 235 МОМ ...

 

Вам какую мощность оптического сигнала надо обнаружить? и в какой полосе? Темновой ток даже у PD24-05 десятки мкА.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

enclis_

Мне дали и сказали делай, усилить надо единицы нА а лучше сотни пА, если это не вариант нужно дать ответ что диоды хрень и описать почему не пригоден для измерений.

Про полосу скажем так: медленно меняющийся сигнал, если на вскидку, то для девайса что-то в районе 10-30 Гц точно не помню.

При отсутствии смещения обратный ток отсутствует. Честно уже не хочу искать статьи Ti и NI в которых это описано, да и не в этом же вопрос.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
alexunder

При испытаниях было 235 МОМ и 20 МОм в обратной связи, конденсатор Cf болтающийся параллельно Rf составляет 10 пФ, увеличение его до нескольких нФ ничего не давало, дальнейшее увеличение приводило усилитель в полную негодность и почти полной потери чувствительности(срабатывание по ступеньке).

Plain

Уже на изусть все эти формулы запомнил. Спасибо конечно, но ничего нового.

Приведите схему включения со смещением если не трудно.

 

enclis_ верно заметил: с таким большим темновым током ставить такие высокие сопротивления Rос нет смысла. С резистором 20МОМ при Iph=10мкА вы получите на выходе ОУ теоретические 200Вольт, конечно он осциллирует.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

alexunder

http://www.kit-e.ru/articles/usil/2009_03_46.php

Рис. 6. левая часть, правая часть буфер на AD8510.

Блок питания работает индивидуально на усилитель, других потрибителей не имеется(Блок питания трансформаторный). Индивидуально на питание усилителя стоит Rc цепочка, R=100 Ом C=4.7 мкФ, так же балансные кондеи по 0,1 мкФ к каждому усю по плюсу и по минусу итого на 2 уся 4 балансировочных кондея.

 

Какой нафиг темновой ток!? ЕГО НЕТУ! Неужели дураки в Ti и Ni сидят раз пишут, что для данного режима включения плюсом является отсутствие темнового тока, высокая точность и высокая линейность? К тому же объясните мне пожалуйста, почему при охлаждении фотодиода до -15 градусов по Цельсию усилитель начинает работать и выходит почти в 0?

http://www.analog.com/media/en/training-se...216sscsect5.PDF Рисунок 5.4 левая схема. Да это от AD. Других сейчас так просто не найду.

 

 

О системе охлаждения: http://www.ibsg.ru/PDF_Data/PD24-05-TEC_RU.pdf данные диоды установлены в такой радиатор, что бы практический полностью корпус фотодиода помещался в алюминии, для лучшего контакта корпуса фотодиода и радиатора, корпус был промазан термопастой КПТ-8. На лапах фотодиода термопаста отсутствует.

Изменено пользователем zigmo

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
Балансировка толко способствует отправке

4 балансировочных кондея

Проясните, что Вы имеете ввиду и какими-такими неведомыми компонентами и способами это достигаете, потому что на единственной предоставленной Вами не Вашей схеме ни о какой балансировке и слыхом не слыхивали:

 

Рис. 6. левая часть

 

почему при охлаждении фотодиода до -15 градусов по Цельсию усилитель начинает работать

Потому что темновой ток, которого по данному факту не "нету", уменьшается до соответствующего выбранному Вами усилению усилителя.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Plain

post-82189-1434338810_thumb.png

Балансировка по даташиту, по схеме R1, R2 = 100 Ом, R3 = 200 Ом, R4, R5 = 510 Ом, R6 = 100 кОм.

С1, С4 = 4,7 мкФ, С2, С3, С5, С6, С7 = 0,1 мкФ.

DA1 - AD795JRZ, DA2 - AD8510.

 

Про темновой ток: повторяю, почему тогда AD, Ni, Ti, пишут что его нету? Откуда вы его находите покажите пожалуйста? Может в физике полупроводников что-то изменилось... Может новое что-то открыли и доказалси что ВАХ проходит не через точку начала координат...

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

http://journals.ioffe.ru/pjtf/2014/16/p58-64.pdf

Влияние низкочастотных шумов

на пороговую чувствительность

фотодиодных фотоприемных устройств

среднего ИК-диапазона в широкой

полосе частот

© С.Е. Александров, Г.А. Гаврилов, Г.Ю. Сотникова

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

http://www.analog.com/media/en/technical-d...heets/AD795.pdf

Рис 45. Найдите, как минимум, одно отличие. :rolleyes:

С другой стороны - не все ли равно...

Хотя, с учетом однополярного питания - не все равно.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

zigmo, вы не привели схему сразу же. Многие подумали, что вы используете обычный фотодиодный режим, а не фотовольтаический. Да, действительно, в фотовольтаическом режиме темного тока нет. Но не забывайте, что ёмкость диода максимальна.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

НЕХ

Читал, довольно странная статья если честно, до конца еще не разобрался, на данный момент снова вернулся к собственным шумам фотодиода и обнаружительной способности, получается какой-то бред, если выводить шум из обнаружительной способности то на 10 Гц он должен составлять пару пикоампер... На данный момент продолжаю решать этот вопрос.

 

ViKo

Именно оттуда и брал, питание у этого усилителя только биполярное.

 

enclis_

Извиняюсь, действительно был неправ. В 1 пост добавил схему.

Да ёмкость максимальна, ну и бог бы с ней, разве нет? У меня нет условия мерить сигнал на частоте, единственное условие - мерить постоянный сигнал или медленно меняющийся сигнал, частота которого дай бог бы с 10 Гц.

 

Самый главный вопрос остается открытым, как точно определить входное сопротивление данного усилителя. Возможно я просто не увидел это где-то...

Изменено пользователем zigmo

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты
ViKo

Именно оттуда и брал, питание у этого усилителя только биполярное.

Я вижу, диод направлен в другую сторону, и на рис. 45 включен в прямом смещении, однозначно. Когда же питание биполярное, куда улетит выход и сместится диод, не могу представить.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на другие сайты

Для публикации сообщений создайте учётную запись или авторизуйтесь

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать учетную запись

Зарегистрируйте новую учётную запись в нашем сообществе. Это очень просто!

Регистрация нового пользователя

Войти

Уже есть аккаунт? Войти в систему.

Войти
Авторизация