[Alexandr 0]

Нужен ИК фотоприемник на фотодиоде (можно на фототранзисторе) с АНАЛОГОВЫМ сигналом на выходе (напряжение). Приниматься будет не модулированный слабо меняющийся сигнал, нужно точно оценить интенсивность потока излучения. Сигнал с фотоприемника нужно усилить (максимум амплитуды до 5В), причем желательно усилитель с однополярным питанием и полностью согласованный с фотоприемником. Чувствительность - чем больше, тем лучше, и не плохо было бы сразу отфильтровать сигнал паразитной засветки.

Во понаписал :) В общем схем фотоприемников нашел много, но выбор сделать не могу. Не вижу явных преимуществ одной схемы перед другой, да и всем требованиям не удовлетворяют. А хотелось бы все и сразу :) Люди, кто занимается фотоприемниками, отзовитесь, пообщаемся ;)

[dxp 53]

Нужен ИК фотоприемник на фотодиоде (можно на фототранзисторе) с АНАЛОГОВЫМ сигналом на выходе (напряжение). Приниматься будет не модулированный слабо меняющийся сигнал, нужно точно оценить интенсивность потока излучения. Сигнал с фотоприемника нужно усилить (максимум амплитуды до 5В), причем желательно усилитель с однополярным питанием и полностью согласованный с фотоприемником. Чувствительность - чем больше, тем лучше, и не плохо было бы сразу отфильтровать сигнал паразитной засветки.

Во понаписал :)  В общем схем фотоприемников нашел много, но выбор сделать не могу. Не вижу явных преимуществ одной схемы перед другой, да и всем требованиям не удовлетворяют. А хотелось бы все и сразу  :)  Люди, кто занимается фотоприемниками, отзовитесь, пообщаемся  ;)

<{POST_SNAPBACK}>

Базовых схем-то там всего ничего, просто вариаций много. Вообще, фотодиод имеет два способа включения - фотовольтаический (еще называют фотогальванический) режим и фотодиодный режим.

 

В первом варианте фотодиод работает без смещения, выходной сигнал на нем проявляется как напряжение прямосмещенного перехода. Достоинство - простота. Недостатки: существенно нелинейная зависимость выходного сигнала (напряжения) от входного потока; низкие скоростные характеристики - главным образом из-за большой емкости прямосмещенного перехода.

 

Во втором случае фотодиод включают с обратым смещением. Выходной сигнал фотодиода - ток. Далее по вкусу - можно использовать этот ток непосредственно, можно преобразовать в напряжение на ОУ, например. Самый простой и быстрый вариант - это ОУ в схеме инвертирующего усилителя, только без входного резистора - фотодиод катодом подключается к инвертирующему входу ОУ, анодом на более низкий потенциал. Достоинства: линейная зависимость выходного сигнала (тока) от входного потока, высокая скорость - определяется непосредственно быстродействием ФД и ОУ.

 

Можно на рассыпухе собрать - в ряде случаев удается получить желаемое лучше, чем на ОУ (у меня был вариант, когда надо было большое усиление, требований по линейности и равномерности полосы не было - собрал схему на двух малушумящих транзисторах, работало и работает отлично).

 

Вам, по всему видно, надо применять второй вариант. Надо только определиться с полосой - чем шире полоса, тем труднее получить усиление, это очевидно.

 

Вторая трудность - если есть значительные засветки, придется повозиться, возможно. Фоновые засветки несут две основних неприятности: шумы из-за возросшего тока ФД, а также дробовые шумы (но их влияние, обычно, существенно меньше, они не доминируют и можно их во внимание не принимать) и смещение из-за того же тока.

 

Еще есть такая особенность, что некторые ФД просто не работают при достаточно сильных засветках - какие-то особенности технологии. Но обычный кремневый ФД (в том числе и pin фотодиод) должен нормально работать и по теории, и на практике. В первом приближении ФД - преобразователь "поток излучения - фототок". Характеризуется интегральной чувствительностью (в полосе длин волн) А/ВТ, емкостью, быстродействием - это основные характеристики.

 

Для борьбы с большим фоновым током, возникающим из-за фоновой засветки, применяют следующие меры:

 

1) Ограничивают засветку - либо фильтром, отсекающим излучение на неинтересующих длинах волн, либо, если требуется, оптикой, уменьшающей поле зрения фотоприемника.

 

2) Применяют частотноизбирательные цепи (фильтры) отсекающие постоянную составляющую (тут начиная от дросселя, включенного параллельно ФД, до цепочек ООС в усилителе - хорошо работает Т-образный мост). Электрические фильты также помогают уменьшить уровень шумов, возникающий из-за фоновой засветки.

 

3) Применяют активные схемы подачи смещения на ФД - большой постоянный ток утекает в активную нагрузку (например, коллектор транзистора), которая делается тоже частоноизбирательной - НЧ составляющую забирает на себя, для остального представляет собой большое сопротивление. Но с активными нагрузками обычно порядком возни, лучше без крайней необходимости с ними не связываться.

 

Вот в целом известные проблемы и спобособы борьбы. Конкретизируйте задачу, может удастся что-то более конкретно посоветовать.

[Old1 0]

Нужен ИК фотоприемник на фотодиоде (можно на фототранзисторе) с АНАЛОГОВЫМ сигналом на выходе (напряжение). Приниматься будет не модулированный слабо меняющийся сигнал, нужно точно оценить интенсивность потока излучения. Сигнал с фотоприемника нужно усилить (максимум амплитуды до 5В), причем желательно усилитель с однополярным питанием и полностью согласованный с фотоприемником. Чувствительность - чем больше, тем лучше, и не плохо было бы сразу отфильтровать сигнал паразитной засветки.

Во понаписал :)  В общем схем фотоприемников нашел много, но выбор сделать не могу. Не вижу явных преимуществ одной схемы перед другой, да и всем требованиям не удовлетворяют. А хотелось бы все и сразу  :)  Люди, кто занимается фотоприемниками, отзовитесь, пообщаемся  ;)

<{POST_SNAPBACK}>

Burr-Brown выпускает интегральные фотодиоды с усилителями (однополярные) например ОРТ101. По твоим требованиям вроде подходит. Правда не знаю насколько они доступны. В общем-то раньше таких штук не было собирали на россыпухе и все неплохо работало...

Если будешь собирать на россыпухе, то в плане схемы (присоединяюсь к рекомендациям dxp) советую использовать фотодиод в фотодиодном режиме совместно с преобразователем ток-напряжение на ОУ, схема, например, как пдф-нике. При выборе ОУ следует обратить внимание на то чтобы входные ток и напряжение смещения были как можно меньше (особенно если ты работаешь с постоянным или слабо меняющимся потоком излучения), это позволит уменьшить погрешности обусловленные действием темнового тока фотодиода и входного тока ОУ.

Избавиться от паразитной засветки при работе с постоянным потоком излучения можно путем уменьшения поля зрения оптической системы фотоприемника (при помощи бленд, диафрагм), путем чернения поверхностей неоптических деталей опт. системы, использования просветляющих покрытий. Могут помочь оптические фильтры, хотя если источник паразитной засветки солнце или лампы накаливания, то полностью пар. засв. они не уберут, поскольку и солнце и лампы накаливания отлично излучают в ИК диапазоне…

opt101.pdf

[asdf 0]

Нужен ИК фотоприемник на фотодиоде (можно на фототранзисторе) с АНАЛОГОВЫМ сигналом на выходе (напряжение). Приниматься будет не модулированный слабо меняющийся сигнал, нужно точно оценить интенсивность потока излучения. Сигнал с фотоприемника нужно усилить (максимум амплитуды до 5В), причем желательно усилитель с однополярным питанием и полностью согласованный с фотоприемником. Чувствительность - чем больше, тем лучше, и не плохо было бы сразу отфильтровать сигнал паразитной засветки.

Во понаписал :)  В общем схем фотоприемников нашел много, но выбор сделать не могу. Не вижу явных преимуществ одной схемы перед другой, да и всем требованиям не удовлетворяют. А хотелось бы все и сразу  :)  Люди, кто занимается фотоприемниками, отзовитесь, пообщаемся  ;)

<{POST_SNAPBACK}>

 

Посмотрите лог.усилитель типа AD8304, согласован с ф.д , может поможет для

борьбы с постоянной засветкой.

[Alexandr 0]

Самый простой и быстрый вариант - это ОУ в схеме инвертирующего усилителя, только без входного резистора - фотодиод катодом подключается к инвертирующему входу ОУ, анодом на более низкий потенциал. Достоинства: линейная зависимость выходного сигнала (тока) от входного потока, высокая скорость - определяется непосредственно быстродействием ФД и ОУ.

<{POST_SNAPBACK}>

Эта схема - первое что я нашел. Классика, во всех книгах есть. И в общем-то ее и собирался применить, до тех пор пока не полез в инет, в поисках того - как люди делают. И увидел кучу навороченных схем (с несколькими ОУ или 5-7 каскадами на транзисторах). Изучая все это богатство я так и не понял в чем принципиальная разница между этими и указанной базовой схемой. Поэтому и решил спросить. Хорошо, остановимся на базовой схеме. А вот вопрос: фотодиод не порекомендуете с узкой приемной диаграммой (не знаю как это правильно назвать - в общем чтоб геометрически узкий лучик света принимал) или это делается только конструкцией самой оптической системы? И вообще какие есть тонкости при выборе и использовании фотодиода?

[tobias_ivan 0]

Посмотрите TBA2800

[dxp 53]

Эта схема - первое что я нашел. Классика, во всех книгах есть. И в общем-то ее и собирался применить, до тех пор пока не полез в инет, в поисках того - как люди делают. И увидел кучу навороченных схем (с несколькими ОУ или 5-7 каскадами на транзисторах). Изучая все это богатство я так и не понял в чем принципиальная разница между этими и указанной базовой схемой. Поэтому и решил спросить. Хорошо, остановимся на базовой схеме.

Вся разница в нюансах - что нужно в конечном итоге. Ведь применений тьма - к примеру, кому-то нужно измерять освещенность, тут скорость не нужна, но нужна хорошая линейность усиления и диапазон. А кому-то нужно короткие имульсы принимать - измерять их величину (при большой скважности) - тут что-то типа усилителя-интегратора, когда входной импульс заряжает емкость, а потом этот сигнал уже усиливается усилителем с большим усилением и небольшой полосой. А кому-то просто надо регистрировать короткие импульсы, но что-бы усиление было как можно бОльшим, а потребление и стоимость как можно меньше (эту задачу пришлось решать в свое время мне - сделал усилитель на двух транзисторых каскадах). И т.д.

 

Т.ч. не обращайте внимания - сколько задач, столько и решений. Фотодиод можно в первом приближении считать источником тока. Во втором - не очень хорошим источником тока - выходное сопроитвление составляет, обычно, единицы килоом, т.ч. это надо учитывать - входное сопротивление нагрузки должно быть достаточно малым, чтобы избежать нелинейности (схема на ОУ прекрасно фиксит этот недостаток, надо только позаботиться о достаточном быстродействии ОУ). Ну, и еще емкость параллельно этому источнику тока. Емкость обычно составляет 10...1000 пФ. Это в фотодиодном режиме, т.е. со смещением. Ессно, чем больше смещение, тем меньше емкость, хотя у современных pin фотодиодов уже при смещениях 5 В достигается минимальная для данного ФД емкость.

 

Таким образом, имея в виду вышеописанные моменты, можно вполне успешно проводить моделирование в том же спайсе. Всегда так делал.

 

А вот вопрос: фотодиод не порекомендуете с узкой приемной диаграммой (не знаю как это правильно назвать - в общем чтоб геометрически узкий лучик света принимал) или это делается только конструкцией самой оптической системы? И вообще какие есть тонкости при выборе и использовании фотодиода?

<{POST_SNAPBACK}>

Ну, конкретный тип Вам придется выбрать самим. В даташитах на ФД всегда приводят все их основные электрические и оптические характеристики. Это интегральная чувствительность, зависимость чувствительности от длины волны, в т.ч. и с учетом фильтра, если он есть, и диаграмму поля зрения.

 

Неплохие ФД делает (делал) Vishay (бывший Temic). Еще Атмел, вроде, делает фотопримники - они купили, afaik, подразделение то ли Телефункена, то ли еще кого-то. Отделение так и называется - Атмел-Гренобль. Совершенно точно делают ПЗС линейки и матрицы. Но и обычные ФД тоже должны делать.

 

Из отечественных производителей можно обратить внимание на подукцию ПО "Протон", г. Орел. У них есть неплохие и дешевые pin фотодиоды серий КДФ111[2,5].

 

Сам уже давно ничего в этой тематике не делал, стал отставать от жизни. Чтобы конкретно посоветовать, надо заново делать поиск и обзор. :(

[Alexandr 0]

Ну, и еще емкость параллельно этому источнику тока. Емкость обычно составляет 10...1000 пФ. Это в фотодиодном режиме, т.е. со смещением. Ессно, чем больше смещение, тем меньше емкость, хотя у современных pin фотодиодов уже при смещениях 5 В достигается минимальная для данного ФД емкость.

<{POST_SNAPBACK}>

 

Я вот тут встретил некоторые сведения о борьбе с этой емкостью. Как думаете стоит ставить этот конденсатор в обратную связь или воспользоваться повторителем? Или влияние емкости фотодиода не имееет сильного значения?

 

Обычная схема пpеобpазователя ток-напpяжение для фотодиода в фотовентильном

pежиме состоит из ОУ с pезистоpом обpатной связи, но без входного pезистоpа.

Фотодиод включается междy "землей" и инвеpтиpyющим входом ОУ. Эта схема

пpиводится в кyче литеpатypы, в т.ч. в описаниях пpецизионных ОУ, и имеет

важный

недостаток: емкость фотодиода вынyждает ставить в обpатнyю связь ОУ

компенсиpyющий конденсатоp, иначе схема "звенит" или даже генеpит. В pезyльтате

быстpодействие оказывается небольшим. В ОPТ210 использован дpyгой способ

нейтpализации емкости фотодиода: _напpяжение_ с инвеpтиpyющего входа ОУ чеpез

повтоpитель (на дpyгом ОУ) подается на фотодиод вместо "земли". Физика pаботы

схемы пpоста: на частотах в пpеделах полосы пpопyскания основного ОУ напpяжение

на его входах pавно нyлю, и повтоpитель не влияет на pаботy схемы, а на

частотах

вблизи гpаницы полосы пpопyскания, на котоpых возникает напpяжение на входе ОУ,

благодаpя повтоpителю не пpоисходит пеpезаpяд емкости фотодиода. В pезyльтате

емкость в обpатной связи может быть очень маленькой, иногда хватает паpазитной

емкости монтажа. Hy и быстpодействие соответственно yвеличивается очень

пpилично, по данным Burr-Brown - более чем на поpядок.

 

Вот ссылка на оригинал http://usefuls.narod.ru/tech/8/0/3.html

[dxp 53]

Ну, и еще емкость параллельно этому источнику тока. Емкость обычно составляет 10...1000 пФ. Это в фотодиодном режиме, т.е. со смещением. Ессно, чем больше смещение, тем меньше емкость, хотя у современных pin фотодиодов уже при смещениях 5 В достигается минимальная для данного ФД емкость.

<{POST_SNAPBACK}>

 

Я вот тут встретил некоторые сведения о борьбе с этой емкостью. Как думаете стоит ставить этот конденсатор в обратную связь или воспользоваться повторителем? Или влияние емкости фотодиода не имееет сильного значения?

<{POST_SNAPBACK}>

Здесь тоже надо творчески подходить. Очень зависит от как от самого ОУ, так и от требований к схеме (быстродействие, коэффициент преобразования тока в напряжение и т.д.) . Очевидно, что случае большой емкости по ООС образуется RC цепочка, которая приводит к фазовому сдвигу и, как следствие, к возбуждению. Для коррекции сдвига фазы, как там говорилось, ставят параллельно резистору ОС емкость. Или применяют финт с повторителем.

 

Но сведения те, как видно, за 1998 год, с тех пор много воды утекло. Появились новые ОУ с гораздо лучшей нагрузочной способностью по току (выходное сопротивление ОУ тоже ведь участвует, особенно, когда резистор ОС небольшой - а в быстрых схемах он небольшой), появились и новые фотодиоды с малой емкостью - искать среди быстродействующих. Но самое главное, Вы сами можете это все оценить: нарисуйте схему в спайсе/микрокапе/любом другом электронном симуляторе, поставьте источник тока с параллельно подключенными к нему резистором килоом 3-10 и емкостью - в соответсвии с даташитом на использованный ФД, подключите ОУ (модели ОУ нынече очень хорошие, подробные, составленные прямо на дискретных компонентах, а не виде формулы) по схеме и посмотрите, что получается. Если будет "гудеть", работать неустойчиво, тогда и меры принимать - вплоть до дополнительного повторителя (заодно и эффект от него можно будет увидеть, сам такое не применял, ничего сказать не могу).

[Vjacheslav 0]

Делал когда-то нейтрализацию емкости фотодиода для расширения полосы: эффективная емкость фотодиода снижалась в 11 раз. Не судите строго за корявость - сейчас бы полевой заменил на ОУ и подавление емкости стало бы больше: давно было, а сейчас только идея.

[alek_evc 0]

Емкость фотодиода оказывает влияние только на быстродействие прибора. А как понял, вам быстродействие не нужно : "Приниматься будет не модулированный слабо меняющийся сигнал". Обратите внимание на линейность зависимости между входным световым сигналом и выходным напрежением.

[Alexandr 0]

Обратите внимание на линейность зависимости между входным световым сигналом и выходным напрежением.

<{POST_SNAPBACK}>

А как добиться линейности? Только выбором соответствующего фотодиода?

[alek_evc 0]

По отношение линейности они все одинаковые. Скорее всего надо ток через фотодиода выбрать как можно по-менше и усилитель за фотодиода сделать с большой динамический диапазон. И конечно, если за ним будет контроллер, то можно ввести линеаризационная таблица при обрабатывание сигнала. Но так все, вообще говорю. Лучше скажи конкретнее - какая задача?

[Old1 0]

По отношение линейности они все одинаковые

<{POST_SNAPBACK}>

 

Я бы не утверждал так категорично, мои коллеги по команде в свое время проверяли линейность фотодиода ФД256 (он по моему к pin-диодам относится) так вот с ней (с линейностью были проблемы), к сожалению давно дело было данные по исследованиям не сохранились...

[alek_evc 0]

По отношение линейности они все одинаковые

<{POST_SNAPBACK}>

 

он по моему к pin-диодам относится

<{POST_SNAPBACK}>

По моему реч не идет о pin диод... Пин применяется когда быстродействие нужно. Я думаю что в данном случае и фототранзистор пригодится.