Jump to content

    
Sign in to follow this  
syuha

Фотодиод с большой емкостью

Recommended Posts

Друзья, пытаюсь повторить схему из документa от TI:

http://www.ti.com/lit/ug/tidu535/tidu535.pdf

 

Отличие моего диода (AXUV100Al) это относительно большая емкость (10-44нФ против 10пФ из референса).

Симуляция показала, что для работы на частотах до 1МГц сопротивление и емкость обратной связи принимают экстримальные для TIA значения 1пФ и 10кОм едва справляясь со своей задачей.

 

Вот результат симуляции эквивалентной цепи и реакции на 5 пульсов. Реальная схема показывает еще меньшую амплитуду, думаю, это связано со скоростью зажигания светодиода который даёт 5 световых пульсов на поверхность диода.

Сам светодиод должен передавать 1мкс пульсы, его время реакции по паспорту 250нс.

 

Пробовал добалять резистор от R12 в землю и еще один между C2 и выходом ОУ - сигнал это усиливает, но частотные параметры не меняет. Есть ли другие идеи как преобразовать схему для работы с таким светодиодом?

 

post-39327-1516645853_thumb.png

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ну, так Вы и замахнулись получить аналогичное быстродействие от фотодиода с площадью 100 кв.мм!

Удачи!

Посмотрите вот пример решения: Transimpedance_Amplifier_LT.pdf

Не знаю, насколько поможет в Вашем случае, но для понимания принципа.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Очень большой разрыв между параметрами фотодиода и необходимым быстродействием...

Сейчас ваше быстродействие ограничено постоянной времени входной цепи C1(R2+R5) = 10*10^-9 * 110 = 1.1*10^-6 = 1.1 мкс.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Уменьшение R5 до 50Ом действительно немного увеличило быстродействие, но проблему не решило

 

Спасибо за ответы, постараюсь выяснить чем обосновано требование нормального функциониравание на 1МГц и может ли оно быть ослаблено.

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Для дальнейшего увеличения быстродействия нужно уменьшать входное сопротивление усилителя фототока. Скорее всего выбранный усилитель не может этого обеспечить.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Друзья, пытаюсь повторить схему из документa от TI:

http://www.ti.com/lit/ug/tidu535/tidu535.pdf

Симуляция показала, что для работы на частотах до 1МГц сопротивление и емкость обратной связи принимают экстримальные для TIA значения 1пФ и 10кОм едва справляясь со своей задачей.

Почему нельзя сделать работу при обратносмещенном диоде?

Edited by AlexRayne

Share this post


Link to post
Share on other sites

Можете уточнить цель, для которой применяется такой фотодиод?

Если нужно измерение светового потока с максимально возможной линейность - это одно, если нужно усиливать для определения 0 или 1, то это другое совсем.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Тут мои знания ограничены - обратносмещенный значит тот же диод включенный в другой полярности? Изменит ли это временные характеристики?

Симуляция мне этого не покажет - если перевернуть источник тока, изменится лишь знак выходного сигнала.

 

Про применение: фотодиод это часть системы блокировки, если световой импульс попадает на поверхность, значит что-то пошло не так и нужно все выключать.

При этом импульсы нужно различать и знать их амплитуду для диагностики, то есть наинтегрировать несколько периодов не вариант и нужно несколько больше информации чем попал свет или нет.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

ага... нейтронно-фотонный дискриминатор в системе защиты реактора, или ускорителя. тут в соседней ветке "Что скажут перцы по ОУ" похожие схемы обсуждают.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Отличие моего диода (AXUV100Al)

Ваш фотодиод для вакуумного ультрафиолета с напыленным фильтром "150 nm aluminum filter across top surface".

Какого рожна светить на него светодиодом ?

Свет не должен попадать на края чувствительной области - там другие процессы и плохо со скоростью.

Заявленное в документации быстродействие относится к максимальному обратному напряжению 10V, когда ёмкость фотодиода минимальна.

Reducing input capacitance: bootstrapping the transimpedance amplifier

см. стр.547 в последнем третьем издании Искусство Cхемотехники 2015

Емкость хорошего фотодиода при ненулевом смещении 40 пФ на кв.см.

Жирные пикселы на ixbt.photo:

1183963.jpg

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Посмотрите вот пример решения: Transimpedance_Amplifier_LT.pdf

При обратном смещении фотодиода его собственная емкость значительно уменьшается и растет быстродействие.

Где-то попадалась схема подобная той что приведена выше ( гибридный трансимпедансный усилитель) где схема смещения по постоянке была интегрирована в усилитель ( один из каскадов смещался по постоянке). Немогу найти, может у кого есть ссылка.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
OPA380 ?

Тут в связи с праздником возникла мысль. Может, опять глупость напишу...

Вот, представим себе, что у нас этот фотодиод нарезали на куски. Тогда бы мы к каждому кусочку могли приделать трансимпедансный усилитель, а потом эти сигналы сложить. Емкость ведь уже маленькая - проблема исчезла. Вот кажется мне, что именно с таким усилителем этот фокус можно проделать, не разрезая фотодиод. Ведь у этого усилителя очень маленькое смещение и можно выходной ток распределить более или менее равномерно.

На входы поставить резисторы и даже конденсаторы. И отношение сигнал к шуму...

Share this post


Link to post
Share on other sites
Тут в связи с праздником возникла мысль. Может, опять глупость напишу...

Вот, представим себе, что у нас этот фотодиод нарезали на куски. Тогда бы мы к каждому кусочку могли приделать трансимпедансный усилитель, а потом эти сигналы сложить. Емкость ведь уже маленькая - проблема исчезла. Вот кажется мне, что именно с таким усилителем этот фокус можно проделать, не разрезая фотодиод. Ведь у этого усилителя очень маленькое смещение и можно выходной ток распределить более или менее равномерно.

На входы поставить резисторы и даже конденсаторы. И отношение сигнал к шуму...

Если входной световой сигнал распределен тоже равномерно по большой площади - останемся при своих. А вот если пучок попадает в произвольную точку большой площади, тогда будет существенный выигрыш от разбиения, потому как можно принимать решение по каждому каналу в отдельности и каждый канал будет иметь неплохое быстродействие и соотношение сигнал/шум: нет паразитной нагрузки от неосвещенной поверхности фотодиода.

Share this post


Link to post
Share on other sites

LTC6268 вам в помощь.

И смещение придется подать на диод обратное.

Можно смещение следящее сделать: http://www.linear.com/solutions/1198

 

Анализ высокоскоростных схем :

http://www.ti.com/lit/an/sboa122/sboa122.pdf

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this