Как правильно включить фотодиод для полосы 200 МГц?, прошу совета Опции

[Alexey_N]

Понятно, что включать его надо генератором тока с большим отрицательным смещением (планирую -12В).
А вот дальше:
- или мучить высокоскоростные операционники (ну типа AD8000),
- или отдаться на транзисторы, гейн-блоки и прочую ВЧ-технику.
Как правильно поступить при странной частоте 200 МГц?

[DS]

Планируемая амплитуда тока через диод ? Емкость перехода ? - Одно дело диод с 0.25 мм площадкой, другое - 2 мм.

[Alexey_N]

Планируемая амплитуда тока через диод ? Емкость перехода ? - Одно дело диод с 0.25 мм площадкой, другое - 2 мм.

Планируемый ток через диод - на уровне ну может раз в 10 больше темнового. Никаких суперских яркостей не планируется.
Емкость перехода под напряжением смещения - ожидается пара пик.
Площадка - дело наживное, а вот с усилителем я капиально застрял .

[DS]

ada4817, полоса и шум будут зависеть от емкости, поэтому размеры площадки очень даже важны. Методу расчета см. даташит. Лучше, как раз, "суперские яркости". Иначе обычно или полосы, или чувствительности не хватает.

[Tarbal]

Я всегда думал, что лучшая схема это с нулевым смещением. Измерять ток тогда и емкость перехода пофиг.


Сообщение отредактировал Tarbal - Feb 13 2015, 17:37

[Orthodox]

...Емкость перехода под напряжением смещения - ожидается пара пик...

Ежели <Планируемый ток через диод - на уровне ну может раз в 10 больше темнового> то вот сколько каскадов усиления потребуется для того,чтобы хотя-бы увидеть усиленный сигнал допустим на осциллографе ? Чувствительтность осциллографа известна,величина темнового тока тоже известна,величина "Планируемый ток через диод - на уровне ну может раз в 10 больше темнового" тоже известна - элементарно !!!

А ведь резисторы с большими номиналами в обратной связи трансимпедансного усилителя (чтобы каскадов было поменьше) в данном случае не годятся,поскольку полоса 200 МГц,и потому вряд-ли этот номинал (резисторов в обратной связи трансимпедансного усилителя) "сильно превысит" 500 Ом (скорее всего не более) - и потому точно известно,сколько каскадов потребуется для превращения величины тока <в 10 больше темнового> в ток,создающий хотя-бы милливольты на 50-омном входе осциллографа .

И есть мнение,что для получения полосы частот уровня 200 МГц диод с ёмкостью в пару пик не годится,а годится диод с ёмкостью менее 1 пФ,и скорее всего этот диод будет иметь в названии PIN,или например лавинный со сравнительно высоковольтным (речь о величинах уровня 50-70 Вольт),очень стабильным и очень малошумящим источником питания и т.д. и т.п. ...

[Alex11]

Поставьте лучше трансимпедпнсный усилитель специализированный. Их много разных, например MAX3664, 3665. Полоса там побольше, но ломать не строить, зато работает нормально.

[krux]

http://ecee.colorado.edu/~ecen4827/hw/hw1/...deAmplifers.pdf

[Tano]

А то же самое, но с полосой 10 ГГц в России кто-нибудь делает?

[Orthodox]

А то же самое, но с полосой 10 ГГц в России кто-нибудь делает?

Эти делают и с полосой гораздо выше 10 ГГц :

http://www.ntoire-polus.ru/

или они-же:

http://www.ipgphotonics.com/

[maklein]

И есть мнение,что для получения полосы частот уровня 200 МГц диод с ёмкостью в пару пик не годится,а годится диод с ёмкостью менее 1 пФ,и скорее всего этот диод будет иметь в названии PIN,или например лавинный со сравнительно высоковольтным (речь о величинах уровня 50-70 Вольт),очень стабильным и очень малошумящим источником питания и т.д. и т.п. ...

1. На таких частотах используем лавинные фотоприёмники. но у нас и регистрируемая мощность порядка 100нВт. Если у вас мощность больше, то может быть и PIN пойдут.
2. Мы используем фотоприёмники, в которых уже есть встроенные усилители. Для достижения напряжения до человеческих значений - использую 2 каскада ОУ с общим усилением в 100 раз.

PS: с простого фотодиода без встроенного усилителя -при помощи ОУ умножал в 100 раз и получал сигнал порядка 5 мВ на выходе при мощности оптической порядка 100 нВт.

Сообщение отредактировал maklein - Mar 31 2015, 07:20

[Orthodox]

...с простого фотодиода без встроенного усилителя -при помощи ОУ умножал в 100 раз и получал сигнал порядка 5 мВ на выходе.

Возникли вопросы именно - правильно ли понимаю,что с помощью некоего ОУ :

1. А какого именно ОУ ,

2. Как решали неизбежные и непростые проблемы стабильности быстрого ОУ именно в схеме ВЧ-трансимпедансного усилителя,

3. С каким именно номиналом резистора в обратной связи ОУ получали усиление в 100 раз на частоте 200 МГц ,

4. И с каким именно смещением фотодиода в вольтах ?

Ну и так далее,но на первый раз хватит...

PS: На всякий случай - вопросы не просто так,поскольку некий опыт (и конечно рабочие схемы) в разработке ВЧ-трансимпедансных усилителей имеется...

[maklein]

Возникли вопросы именно - правильно ли понимаю,что с помощью некоего ОУ :

1. А какого именно ОУ ,

2. Как решали неизбежные и непростые проблемы стабильности быстрого ОУ именно в схеме ВЧ-трансимпедансного усилителя,

3. С каким именно номиналом резистора в обратной связи ОУ получали усиление в 100 раз на частоте 200 МГц ,

4. И с каким именно смещением фотодиода в вольтах ?

Ну и так далее,но на первый раз хватит...

PS: На всякий случай - вопросы не просто так,поскольку некий опыт (и конечно рабочие схемы) в разработке ВЧ-трансимпедансных усилителей имеется...

1. ОУ используется - AD8000, AD8099.
2.
3. смещение на фотодиод 12 V (там батарейка специальная), резистор был 2 кОм - Если честно, то не стоит сильно верить - так как я видел сигнал, но не гарантирую, что полоса частот была до 200 МГц. Меня больше интересовала возможность что либо увидеть на осциллографе, но на вскидку было МГц 25 точно.

Сообщение отредактировал maklein - Mar 31 2015, 07:21

[Orthodox]

...резистор был 2 кОм - Если честно, то не стоит сильно верить - так как я видел сигнал, но не гарантирую, что полоса частот была до 200 МГц...

Абсолютно согласен - при резисторе в 2 ком "не стоит сильно верить" в полосу 200 МГц

[maklein]

Абсолютно согласен - при резисторе в 2 ком "не стоит сильно верить" в полосу 200 МГц

хотя если этот фотодиод нагрузить на 50 Ом, и подать 5мВт оптической мощности - на осциллографе уже видно 300 мВ без всяких ОУ. и полоса уже порядка 1 ГГц.
По проблемам - у нас есть проблемы - не все решены. а именно сейчас наш тракт ловит 100 МГц, 133 МГц - думаем, как избавиться от этих частот.

Сообщение отредактировал maklein - Mar 31 2015, 07:17

[Orthodox]

...По проблемам - у нас есть проблемы - не все решены. а именно сейчас наш тракт ловит 100 МГц, 133 МГц - думаем, как избавиться от этих частот.

Ещё хорошо,что пропустили ответ на мой вопрос "Как решали неизбежные и непростые проблемы стабильности быстрого ОУ именно в схеме ВЧ-трансимпедансного усилителя", что может означать только одно - нет этих проблем !

Хотя буквально у всех некие проблемы по этой части почему-то есть

[Tano]

to Orthodox.
Спасибо за подсказку про "ИРЭ-Полюс", пообщаюсь с ними, но чувствую придётся делать самому...

[Orthodox]

to Orthodox.
Спасибо за подсказку про "ИРЭ-Полюс", пообщаюсь с ними, но чувствую придётся делать самому...

В СВЧ видимая простота схем "компенсируется" массой вовсе неочевидных тонкостей + необходимостью приобретения опыта, который в буквальном смысле сын ошибок трудных

Может проще заказать ?

[maklein]

В СВЧ видимая простота схем "компенсируется" массой вовсе неочевидных тонкостей + необходимостью приобретения опыта, который в буквальном смысле сын ошибок трудных

Может проще заказать ?

Вот и у нас такая же дилема, но есть ощущение, что выжали не все возможности из того, что есть.

[Tano]

"Может проще заказать ?"
Дорого очень будет. Прошлой весной (до скачка $) импортные "такие штучки" стоили около 250 тыс. руб. Сейчас я и не знаю сколько стоють.
К тому же их много надо...
Я не являюсь "любителем возиться в СВЧ", но приёмники на ~ 1,4 ГГц и усилитель для ФЭУ "Hamamatsu" почти на такую же полосу я делал...

[Orthodox]

...Я не являюсь "любителем возиться в СВЧ", но приёмники на ~ 1,4 ГГц и усилитель для ФЭУ "Hamamatsu" почти на такую же полосу я делал...

Тогда конечно вперёд на "ИРЭ-Полюс" (п.17 - "пообщаюсь с ними") хотя-бы за консультациями - там крайне вменяемые и квалифицированные разработчики

[Tano]

Конкретику в кучку собиру и пообщаюсь...
Тут и белорусы объявились. http://www.laserscom.com/

[Orthodox]

Вот и у нас такая же дилема, но есть ощущение, что выжали не все возможности из того, что есть.

Без всякого IMHO - даже не приступали к "выжиманию". Почему так категорично ?

1. Полоса в 200 МГц и резистор в 2 кОм не сочетаются никак - вроде поняли друг-друга.

2.Дальнейшая аргументация пошла типа "фотодиод нагрузить на 50 Ом, и подать 5мВт оптической мощности - на осциллографе уже видно 300 мВ без всяких ОУ. и полоса уже порядка 1 ГГц",что свидетельствует о совсем начальном уровне. Опять-таки - почему так категорично ?
Например один знакомый пытался получить подобную полосу на (ежели правильно помню) что-то вроде SFH203 от OSRAM с собственной ёмкостью уровня 10пФ (не меньше точно), прочитав про 5нс switching time. Потом выяснилось много чего,но в том числе то,что замечательные частотные характеристики относились к нагрузке 50 Ом и предельном смещении что-то вроде 30 Вольт. В мелочах могу ошибаться - лениво поднимать материал,но в целом где-то так.
К чему упомянул знакомого - он-то разобрался,что толку от усиления с резистором в 50 Ом никакого и перешёл на диоды с малой ёмкостью. Точнее пользу (от усиления с резистором в 50 Ом) придумать можно,но реальные задачи требуют несколько бОльших номиналов,причём увлекаться номиналами тоже нельзя - нужен оптимум.

3. Не заметили никаких проблем стабильности в схеме именно ВЧ-трансимпедансного усилителя. А с этим (в той или иной степени) сталкиваются буквально все !

Ну и так далее...
Вздумаете обижаться - напрасно,лично у меня малошумящий усилитель на эти самые 200 МГц получился где-то с 3-й попытки (может быть даже с 4-й) - пришлось повозиться,причём в том числе с питанием. И могу обоснованно присоединиться к тексту "есть ощущение, что выжали не все возможности из того, что есть" потому как промерял не я,и вполне может быть,что после грамотной измериловки придётся перетрассировать...

[maklein]

Конкретику в кучку собиру и пообщаюсь...
Тут и белорусы объявились. http://www.laserscom.com/

Мы тоже намерены начать работу с белорусами.

[Tano]

"Полоса в 200 МГц и резистор в 2 кОм"
А трансимпедансные усилители без резистора обратной связи бывают?

to maklein.
"...По проблемам - у нас есть проблемы - не все решены. а именно сейчас наш тракт ловит 100 МГц, 133 МГц - думаем, как избавиться от этих частот." - это нормально - просто следующая стадия (может и формально не прописанная , но обязательная) разработки.
У меня ФЭУ "Маяк" и сотовую связь "ловило" пока правильно не сделал. Главное не жалеть металла...

[maklein]

"Полоса в 200 МГц и резистор в 2 кОм"
А трансимпедансные усилители без резистора обратной связи бывают?

to maklein.
"...По проблемам - у нас есть проблемы - не все решены. а именно сейчас наш тракт ловит 100 МГц, 133 МГц - думаем, как избавиться от этих частот." - это нормально - просто следующая стадия (может и формально не прописанная , но обязательная) разработки.
У меня ФЭУ "Маяк" и сотовую связь "ловило" пока правильно не сделал. Главное не жалеть металла...

От резистора вы никак не избавитесь - он либо в обратной связи, либо последовательно с диодом.

Не жалеть металла - в пределе - это железный корпус с запаиваемой крышкой - вы это имеете ввиду? Или что надо толщину этой коробки сделать более 5 мм из стали или алюминия? Посоветуйте правильную литературу по этому делу.

[blackfin]

От резистора вы никак не избавитесь - он либо в обратной связи, либо последовательно с диодом.

Не жалеть металла - в пределе - это железный корпус с запаиваемой крышкой - вы это имеете ввиду? Или что надо толщину этой коробки сделать более 5 мм из стали или алюминия? Посоветуйте правильную литературу по этому делу.

По поводу металла и.. резистора в обратной связи:



Ultra-low input bias current amplifier: Do we really need another one?

[maklein]

По поводу металла и.. резистора в обратной связи:



Ultra-low input bias current amplifier: Do we really need another one?

Плюс к этому я видел резисторы с паразитной ёмкостью порядка фемтофарад.

Причина редактирования: Избыточное цитирование. Т.

[alexunder]

Пардоньте если неуместно, но может использовать интегратор фототока нежели трансимпедансный усилитель? Правда, не уверен, вытянет ли такое решение 200 МГц.

[Tano]

"А трансимпедансные усилители без резистора обратной связи бывают?"
Трансимпедансный усилитель - это преобразователь ток-напряжение. Если это так , то каскод ОБ-ОК под это определение попадает.
А резистора ООС здесь может и не быть... http://bankpatentov.ru/node/596156
to maklein.
"Не жалеть металла - в пределе - это железный корпус. " Здесь не "в пределе", - это норма для чувствительных приборов.
Если интересно, то могу выложить фотку "очень импортного четырёх канального преобразователя..." весом... ну большим и с очень толстыми стенками.

[blackfin]

А резистора ООС здесь может и не быть... http://bankpatentov.ru/node/596156

Как-то сильно смахивает на "Photodiode Front Ends" от PHILIP C.D.HOBBS..

А нет ли здесь плагиата?..

[Tano]

Как то не хочется разбираться кто у кого что увёл.... Мне бы вопрос с резисторами ООС прояснить....

[maklein]

Как то не хочется разбираться кто у кого что увёл.... Мне бы вопрос с резисторами ООС прояснить....

Покажите. Очень хочется посмотреть.

А вот с резисторами - давайте обсудим. если верить документации на один фотоприёмник с полосой 100 МГц - использован резистор номиналом 80 кОм - паразитную ёмкость можно рассчитать. это будет на порядок меньше пикофарада - какая проблема найти такой резистор и использовать в цепи?

[Tano]

Вот четыре ФЭУ в одном корпусе.
Прозводителя не скажу.... извиняйте...
Толщина стенок корпуса 4,5 мм. Материал - анодированный дюраль.

Прикрепленные файлы

 ____________________.rar ( 1.86 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 54

 

[maklein]

Вот четыре ФЭУ в одном корпусе.
Прозводителя не скажу.... извиняйте...
Толщина стенок корпуса 4,5 мм. Материал - анодированный дюраль.

А сверху многочисленные отверстия - это охлаждение?

[Tano]

Да. Внутри находится делитель напряжения для ФЗУ на 5 Вт резисторах.

[Tano]

"А вот с резисторами - давайте обсудим."
Ну, если нравиться преобразователь "ток-напряжение" на ОУ, то выберите резистор ООС исходя из
полосы (100...200 МГц это не так уж много), а общий Ку "доберите" вторым усилителем.

А никто не подскажет что-нибудь получше (в смысле GBW), чем диффусилитель LTC 6409 (GBW = 10ГГц)

[Tano]

to Orthodox.
"Тогда конечно вперёд на "ИРЭ-Полюс" (п.17 - "пообщаюсь с ними") хотя-бы за консультациями - там крайне вменяемые и квалифицированные разработчики "
Написал я им пару дней назад письмо... Молчат до сих пор. Наверно думают или квалификация не позволяет им быстро ответить.
Суть вопроса была в следующем: что они могут поставить похожее см. во вложении.
Вы ж там близко к ним сидите. Доведите до них что начинаю сомневаться в их квалификации.

to Orthodox.
А если им "не в тему", то пусть просто так и скажут...

Прикрепленные файлы

 9GHz_Amplified_Photodetectors.pdf ( 925.84 килобайт ) Кол-во скачиваний: 79
 MITEQ_DR_125G_A.PDF ( 199.83 килобайт ) Кол-во скачиваний: 62

 

[blackfin]

Суть вопроса была в следующем: что они могут поставить похожее см. во вложении.

На заметку: ADN3000-06, ADN2820..

[Tano]

to blackfin
Большой спасиб... Честно скажу как-то пропустил эти м/c.

[Tano]

to Orthodox.
Ну вот написали: "Такое или аналогичное оборудование ИРЭ-Полюс не выпускает."
И на том спасиб.

[НЕХ]

Ещё пример без резистора в ОС
http://scitation.aip.org/content/aip/journ...31042?TRACK=RSS

добавочка -
http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDeta...rnumber=6960851
адаптировать для PHEMT для пущей скорости и bootstrap-ить стоки полевиков для снижения входной ёмкости.

Сообщение отредактировал НЕХ - Sep 27 2015, 15:05