Имеется трансимпедантный усилитель на 47 МОм, к которому на вход подключен фотодиод. Фотодиод регистрирует короткие и очень слабые вспышки света от куска кристалла, который называется сцинтиллятор. На выходе - небольшой фильтр, который режет высокие и низкие частоты и далее - осциллограф. Всё это для отладки смонтировано вот в таком корпусе:

Круглая штука с изолентой - это параллельно соединённые фотодиоды, прицепленные к сцинтиллятору.

Гнёзда, через которые подаётся смещение 50 вольт на фотодиод и 5 вольт для питания схемы зашунтированы конденсаторами 0.1 мкФ:


Снаружи подключаются питание схемы, смещение фотодиода и осциллограф. Перед входом в первые 2 разъёма стоит один виток на маленьком сердечнике проницаемостью 2000, а на кабеле, идущим к осциллографу, стоит мелкая ферритовая чашка:


При работе крышка коробки закрывается, завинчивается и даже оборачивается чёрной изолентой, чтобы свет снаружи не попадал на фотодиод:


Внутри напряжение смещение для фотодиода (50 вольт) проходит подряд две RC-цепочки 1МОм/0.1мкФ для уменьшения помех. Питание ОУ усилителя тоже фильтруется при помощи RC-цепочки 22 Ома/10 мкФ. Конденсаторы - SMD керамические. ОУ, который применён в усилителе, имеет полосу пропускания 150 МГц.

Так вот. Снаружи всё равно проникают помехи. Например, от сотового телефона. Стоит поговорить по телефону на расстоянии 1-2 метров от устройства, как на экране осциллографа появляются помехи во много раз превышающие величину сигнала.

Нужны идеи как определить способ проникновения помех и загасить их до приемлемого уровня.

Сообщение отредактировал ArtDenis - Sep 28 2014, 15:15

Из какого материала сделана коробка?

Хорошо бы уточнить уровни сигналов и диапазон частот, тогда можно будет посоветовать что-то конкретное.
А в общем случае нужно убрать все провода внутрь экрана. Если уровень сигнала совсем маленький (микровольты), экран лучше сделать из луженой жести и запаять все щели. Вывод сигнала наружу можно сделать через проходной конденсатор.


Блокировочные конденсаторы с длинными выводами, припаянные на разъемах, работают в лучшем случае до 200-300 МГц. На частотах сотовой связи от них толку мало.

И как они выглядят? Какова вообще рабочая полоса приборчика?
Входные цепи усилителя (ноги фотодиодов) нужно укоротить до минимума.


Из алюминия, похоже. Пермаллой автору нужен.

Семин, вроде как из дюраля. По крайней мере в магазине, в котором я её покупал, написано, что это сплав алюминия.
polyakovav, с фотодиода приходит импульс, растянутый ёмкостью фотодиода до нескольких микросекунд величиной менее одного наноампера (если верить результатам моделирования). Импульс имеет крутой подъём и более медленный спад. На выходе конечного каскада имею одиночные импульсы длительностью 10-20 мкс и величиной примерно от 0.1 до до 3-х вольт, что меня вполне устраивает, т.к. его можно без проблем регистрировать с МК.
Herz, так в итоге как понять, проходит помеха через корпус или всё-таки через провода?

Сообщение отредактировал ArtDenis - Sep 28 2014, 16:00

1. Помехи проходят и через щели в корпусе, и через провода и через сам корпус в нижней части диапазона частот. Частотная фильтрация в данном случае недостаточно эффективна, потому что разъемы низкочастотные, и торчащие внутри корпуса центральные проводники отлично переизлучают внешние помехи.
2. Снижать помехи при наноамперах на входе нужно по всем направлениям: убрать батарейки с проводами внутрь корпуса (место там вроде есть), вывод наружу сделать через проходной конденсатор (у него более широкая полоса фильтрации). Самые эффективные экраны - двухслойные, из меди (алюминия) и магнитомягких материалов (железа, или как выше советовали - из пермаллоя).
3. Если отказываться от этого корпуса не хочется, попробуйте заклеить снаружи все щели скотчем из фольги. Клеить нужно с перекрытием не менее 1-2 сантиметров - это заметно снижает пролаз по щелям. Радикальный метод - внутри корпуса спаять еще один экран из жести.

Да, важно - клеить металлический скотч нужно не поверх черной изоленты, а прямо на металл корпуса. Иначе эффективность будет маленькая.

Всем спасибо за ответы. Есть несколько уточняющих вопросов. Во первых, где можно достать пермаллой? И можно ли сделать переходной конденсатор из обычных конденсаторов?

PS: пробовал обёртывать щели между крышкой и корпусом фольгой. Уровень помех не изменился. Видимо, через щели почти ничего не проникает.

Сообщение отредактировал ArtDenis - Sep 29 2014, 10:05

на рисунках 1-2 у вас припаян только центральный проводник, а корпус брошен просто так.
по принципу "это типа корпус или типа земля и типа где-нибудь соединится".
для аналогового (ВЧ) сигнала это в корне неверное подключение.

Корпус у меня подсоединяется с землёй в районе гнезда для подключения осциллографа. В каком месте его правильно подключать?

Пермаллой Вам не поможет. Батарейки внутрь засунуть будет полезнее.
P.S. Уже сказали про батарейки. А зачем Вам смещение 50 вольт?

Смещение 50 вольт нужно чтобы фотодиод имел как можно меньшую ёмкость.

И кроме батареек контур заземления и гальваническую развязку. Все что внутри - от батареек, а выход усилителя развязать по земле от приемника сигнала. И в коробке, внутри можно сделать еще плавающий экран...
Дальше можно навернуть цифровую обработку принимаемого импульса. Чтобы он "нечто" подходящее под шаблон принимал...

Это понятно, а зачем Вам короткие импульсы? Ведь они редкие. (?)

А по-другому никак? Хочется чтобы батарейки были снаружи.

Tanya, чем короче импульс, тем больше его амплитуда, соответственно тем больше отношение сигнал/шум. Ещё при уменьшении ёмкости, подключенной на вход трансимпедантного усилителя, уменьшается шум, возникающий из-за того, что на высоких частотах усилитель начинает работать как обычный, усиливая шум входного каскада.

Сообщение отредактировал ArtDenis - Sep 29 2014, 11:08

Тут не могу согласиться. В конечном итоге каждая вспышка порождает некоторый заряд, который протечет через резистор и конденсатор в обратной связи.
Если импульс размазать, то полоса частот будет меньше и шум тоже уменьшится. Мне так кажется.
А чем Вам батарейки снаружи нравятся? Очень красивые?