Jump to content

    
Sign in to follow this  
Nemos760

Усилитель для кремниевого фотоумножителя

Recommended Posts

On ‎6‎/‎6‎/‎2019 at 3:57 PM, SVNKz said:

Профессионально неверная оценка параметра. Параллельно включено 16 фотодиодов, которые в исходном состоянии подключены через токоограничивающий резистор к источнику напряжения 24 Вольт максимально, что описано в ТУ на фотодиод. Лавинный ток разряда формирует на нагрузочном резисторе относительно мощный импульс тока.

В Вашей же схеме параллельно фотодиоду непонятно для чего подсоединён конденсатор 4нФ. 

Нагрузкой служат входная цепь ОУ, которая на выходе ОУ AD 8034 имеет потенциал задаваемый резисторами R1 и R2...   

Схема включения фотодиода не соответствует рекомендациям фирмы-производителя. 

Я наверное напишу это не в последний раз, но видимо сам виноват, надо было в схему впихнуть фотодиод... Видимо я плохо это донес и меня понял только novikovfb

На входе в схеме НЕ КФЭУ, а его имитационная модель на источнике тока с паразитной емкостью равной паразитной емкости КФЭУ.

Давайте тогда пройдемся по остальному:

Всего в КФЭУ не 16 фотодиодов, а 22292. Каждый из них последовательно соединен с гасящим резистором, потому что работают они в гейгеровском режиме. Импульс тока создается на каждом отдельном "пикселе", при этом в зависимости от оптической мощности на входе создается псевдоаналоговый режим за счет количества элементов. Длительность импульса, а именно постоянная времени, будет зависеть от нагрузки, на которую включен КФЭУ, и собственной паразитной емкости. Кроме того, если до момента прихода следующего фотона ячейка еще не разрядилась, то она снова начнет уходить в гейгеровский режим, но с меньшим коэффициентом усиления.

24 В - это только величина обратного напряжения, кроме него есть еще величина "перенапряжения" (overvoltage), составляющая от 1 до 6 В, от которого зависят такие параметры, как коэффициент усиления, темновой ток, коэффициент взаимного влияния и т.д.

По схеме включения от производителя: Вы наверное посмотрели то, что в основном даташите… Это схема включения на пассивную нагрузку с согласующим трансформатором. Она подходит только в том случае, если на выходе можно получить ток достаточной величины, чтобы на маленькой пассивной нагрузке получить соответственно достаточный уровень напряжения.

Трансимпедансная схема нужна, чтобы снизить влияние паразитной емкости. Кстати, эта схему рекомендует сам производитель в документе "Biasing & Readout TECH NOTE", для интересующихся прикрепляю скриншот.

Суть темы - это схемотехнические решения, не понимаю, почему большинство так сосредоточилось на этой ПОВЕДЕНЧЕСКОЙ модели фотоэлемента. По этому поводу вопрос: что изменится, если я вместо I1 и Сpd поставлю фотоэлемент с обратным отрицательным напряжением? Ток потечет в другую сторону? Вроде нет. Я скорее просто не смогу входной сигнал задать, т.к. его источник уже должен будет быть оптическим.

c.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites
On ‎6‎/‎6‎/‎2019 at 5:13 PM, iliusmaster said:

1) Это матрица диодов с лавинным эффектом.

2) Где смещение для диодов для развития лавинного эффекта? в обычной практике вольт 20-30

3) Уменьшать сопротивление связи трансимпедансного усилителя

4) Быть очень аккуратным с разводкой, если уж говорить про прямоугольные импульсы, чтобы фронт не зазвенел. Или вводить цепи коррекции.

 

1) Да это матрица диодов с лавинным эффектом (а точнее с гейгеровским) с гасящими резисторами в составе чипа. Fast output не использую, т.к. интересует получение огибающей сразу на выходе, а не с помощью ЦОС (хотя в дальнейшем возможно и будет).

2) Про смещение написал в предыдущем посте - на схеме источник тока, а не сам фотодиод.

Сначала по п. 4) Сделал 3 разных платы. Трассировка оказалась самым сложным моментом, хотя на плате элементов-то ни о чем. В этом вопросе не силен, но понял, что полигоны рядом с инвертирующим входом - это плохая идея. Насколько я понимаю, это вносит дополнительную емкость. Для первого каскада сделал внутрипетлевую схему коррекции. Для второго уменьшил сопротивление обратной связи, чтобы увеличить корректирующую емкость (емкость монтажа вносит слишком большую погрешность при таком значении корректирующей емкости), правда снизил и R4 - по току ОУ вполне вытягивает.

3) Сильно уменьшить R3 на практике не получилось. Это можно сделать, но надо будет хорошо экранировать всю схему, в противном случае (сейчас) уровень наводок станет сравним с уровнем полезного сигнала. Да и необходимости уменьшать для такой частоты пока нет, разве что в будущем понадобится.

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 часа назад, Nemos760 сказал:

Суть темы - это схемотехнические решения, не понимаю, почему большинство так сосредоточилось на этой ПОВЕДЕНЧЕСКОЙ модели фотоэлемента. 

А какой смысл обсуждать схему без адекватной модели фотоэлемента? Как минимум, туда нужно добавить источник белого шума.

Share this post


Link to post
Share on other sites
18 часов назад, Nemos760 сказал:

Сделал 3 разных платы. Трассировка оказалась самым сложным моментом, хотя на плате элементов-то ни о чем.

Специалист по разводке печатных плат просто не понимает физику лавинного пробоя  и пытается "правильной" топологией проводников решить только ему самому известные "задачи". Очевидно, что всё "пректирование" состоит из "теоретических" рассуждений на уровне радиолюбителя.

"Всего в КФЭУ не 16 фотодиодов, а 22292" ?...

Edited by SVNKz

Share this post


Link to post
Share on other sites
7 hours ago, SVNKz said:

Специалист по разводке печатных плат просто не понимает физику лавинного пробоя  и пытается "правильной" топологией проводников решить только ему самому известные "задачи". Очевидно, что всё "пректирование" состоит из "теоретических" рассуждений на уровне радиолюбителя.

"Всего в КФЭУ не 16 фотодиодов, а 22292" ?... 

 

Эмм... я где-то писал, что я специалист по разводке печатных плат? Скорее наоборот.

Если Вы читали даташит, то видели наверное параметр No. of microcells равный 22,292 для модели 60035.

А та схема с 16 диодами, про которые вы говорите, называет "Simplified circuit schematic of the SensL SiPM".

Задачу в железе на текущем уровне я решил, спасибо всем. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Задачу в железе надо было решать сразу. Сколько бы я не пытался адекватно смоделировать какие-то датчики у меня ничего похожего на реальность тоже не получалось.

И единственным вариантом было сперва сделать железку, записать с нее сигналы осциллографом, а затем уже сделать модель, имитирующую эти сигналы. Практика рулит!

 

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