схема включения фотодиода, поглядите схему, будет ли работать? Опции

[Kail]

Сам я в аналоговой технике профан...
Нужно измерить мощность естственного излучения.
Используется фотодиод BPD-RQ09DV-1 PBF с максимум чувствительности на длине волны 940 нм.
Сигнал с фотодиода нужно оцифровать и запихнуть в МК. Опорное напржение АЦП - 3.3 В.
Фотодиод включен в фотогальваническом режиме (скорость не нужна). Сигнал в условиях
естственной освещенности - 0.1 В. Максимальный сигнал - 0.4 В. Рассчитал ОУ для усилиения
сигнал с 0.4 В, до 3.3 В.
Умный человек сказал, что нужно использовать сначала посвторитель, а потом ОУ. Зачем, я никак не могу понять.
Может кто поскажет? ну и вообще, если не лень посмотрите на схему, будет ли работать? Может чего нужно еще
подцепить?

http://kail.flie.pp.ru/fotodiod.rar

[Kail]

Что ж не верите-то? Я честно все моделирую в протеусе и гляжу на сигналы. Факт - при отсуствии сопростивляния на выходе фотодиода при любых номиналах кондесатора и сопротивляния в цепи обратной связи - схема не работает!



Обратите внимание на значение вольтмерта , подключенного к выходу. Правильное - во втором случаее.
Фотодиод имитируется потенциалом 0.4 В.

Нужно измерить поток, оцифровать и отдать МК.

[Artos5]

Что ж не верите-то? Я честно все моделирую в протеусе и гляжу на сигналы. Факт - при отсуствии сопростивляния на выходе фотодиода при любых номиналах кондесатора и сопротивляния в цепи обратной связи - схема не работает!



Обратите внимание на значение вольтмерта , подключенного к выходу. Правильное - во втором случаее.
Фотодиод имитируется потенциалом 0.4 В.

Нужно измерить поток, оцифровать и отдать МК.

Я решал эту задачу на одном ОУ AD8551
Схема включения примерно такая: http://habrahabr.ru/post/120086/
Только добавлены подстроечные резисторы для смещения шкалы. Результат: Все СУПЕР работает!!!

УПС... теме 7 лет

Сообщение отредактировал Artos5 - Mar 14 2014, 03:37

[Меджикивис]

Можно встряну с маленьким и банальным пояснением?
В фотовольтаическом, то есть генераторном режиме, фотодиод генерирует постоянную ЭДС, равную падению на его переходе, и независящую от освещенности. Иными словами, даже при исчезающе слабом свете, идеальный фотодиод будет давать те же самые 0.4В, что и при сильном.
Разница будет в токе, который он способен при этом развить: при ярком свете ток можно получить больше.
Идеальных диодов на свете нету, обязательно будут некоторые утечки, эквивалентные резистору, подключенному впараллель. И поэтому при слабых освещенностях напряжение, даваемое фотодиодом будет падать за счет этих утечек. Которые к тому же дрейфуют от температуры да и нелинейны.
Поэтому мерить в фотовольтаическом режиме напряжение на клеммах фотодиода - неправильно! Можно намерить что угодно.
Правильно - нагрузить фотодиод каким-нибудь резистором и мерить падение на этом резисторе, которое создается фототоком.
Чем меньше этот резистор - тем линейнее будет общая характеристика, но меньше полезный сигнал, разумеется.

Я решал эту задачу на одном ОУ AD8551
Схема включения примерно такая: http://habrahabr.ru/post/120086/
Только добавлены подстроечные резисторы для смещения шкалы. Результат: Все СУПЕР работает!!!

Это - правильная схема, потому что ОУ включен в режиме измерения тока. Входное сопротивление инвертирующего входа при такой ОС - стремится к нулю. То есть фотодиод нагружен на чрезвычайно малое эквивалентное сопротивление и дает максимально возможную линейность и стабильность.

[Herz]

Можно встряну с маленьким и банальным пояснением?
В фотовольтаическом, то есть генераторном режиме, фотодиод генерирует постоянную ЭДС, равную падению на его переходе, и независящую от освещенности. Иными словами, даже при исчезающе слабом свете, идеальный фотодиод будет давать те же самые 0.4В, что и при сильном.
....

Это настолько банальное пояснение, что даже неправильное. В фотовольтаическом режиме ЭДС, генерируемая фотодиодом, зависит от освещённости логарифмически.

[Меджикивис]

Это настолько банальное пояснение, что даже не правильное. В фотовольтаическом режиме ЭДС, генерируемая фотодиодом, зависит от освещённости логарифмически.

По указанной Вами ссылке речь идет о логарифмическом отклике конструкции в целом. А работа фотодиода определяется физикой процессов в pn-переходе, читаем например здесь.

А вообще, может быть лучше удалить и мой предыдущий пост, и всё что за ним последовало; я как-то не посмотрел на древность темы. Может и не стоит ее снова беспокоить?

Сообщение отредактировал Меджикивис - Mar 16 2014, 07:52

[Herz]

По указанной Вами ссылке речь идет о логарифмическом отклике конструкции в целом. А работа фотодиода определяется физикой процессов в pn-переходе, читаем например здесь.

В целом там нет логарифмического преобразователя и отклик всей конструкции определяется исключительно режимом работы фотодиода. В приведенной Вами ссылке говорится, в сущности, то же самое, только другими словами. Да оно и понятно, иначе бы фотовольтаического режима попросту не существовало бы.
Ещё проще - читаем здесь:
 photodiod.pdf ( 310.2 килобайт ) Кол-во скачиваний: 3569

А вообще, может быть лучше удалить и мой предыдущий пост, и всё что за ним последовало; я как-то не посмотрел на древность темы. Может и не стоит ее снова беспокоить?

А пусть будет. К этому вопросу новички возвращаются снова и снова. Значит, интересно...

[Меджикивис]

Фото-ЭДС не может быть логарифмической. По простой причине - что логарифм имеет неограниченную область значений.
То есть, при достаточно сильном освещении мы могли бы получить как угодно большое напряжение.

В действительности же, надеюсь Вы знаете на опыте, фото-ЭДС возбуждается в прямом направлении диода. По этой причине она не может превзойти порог открытия диода (известный как прямое падение напряжения на нем). Если бы напряжение на диоде превзошло эту величину - он просто открылся бы и закоротил собою всю "лишнюю" фото-ЭДС.

В приведенной Вами ссылке говорится, в сущности, то же самое

В приведенной мною ссылке говорится:
"...В отличие от вентильной и объёмной эдс, величины к-рых не превышают ширины запрещённой зоны" - то есть именно то, о чем я только что пояснил выше.
Так что, забудьте про логарифм.

В выложенном Вами курсаче тоже ничего не утверждается про логарифм, но там дан очень хороший график, показывающий, как с ростом освещенности фото-ЭДС асимптотически приближается к пороговому значению и остается практически постоянной, а не растет неограниченно как логарифм.

Можно считать, что на начальном участке эта кривая близка к логарифму, но это граничная ситуация, подверженная нестабильностям и разбросу. По котороым причинам постом выше я и не рекомендовал работать в таком режиме.

[Herz]

Не пойму, отчего Вы упрямствуете. Разумеется, речь не идёт о полном соответствии фото-ЭДС реальных приборов математически строгой логарифмической функции. Она, эта ЭДС, само собой, не может быть бесконечно большой, как не может быть бесконечно большим и фототок при работе фотодиода в фотодиодном режиме.

В приведенной мною ссылке говорится:
"...В отличие от вентильной и объёмной эдс, величины к-рых не превышают ширины запрещённой зоны" - то есть именно то, о чем я только что пояснил выше.
Так что, забудьте про логарифм.

В приведенной Вами ссылке говорится о зависимости ЭДС от освещённости, а также буквально следующее:

При регистрации излучения фотоэлемент непосредственно замыкается на внеш. нагрузку либо последовательно с нагрузкой включается внеш. источник, создающий на р -n-переходе значит. смещение в запорном направлении.

Что ещё раз подтверждает известный факт о двух реально используемых режимах работы фотодиода. Вы же утверждали выше категорично совсем иное:

В фотовольтаическом, то есть генераторном режиме, фотодиод генерирует постоянную ЭДС, равную падению на его переходе, и независящую от освещенности. Иными словами, даже при исчезающе слабом свете, идеальный фотодиод будет давать те же самые 0.4В, что и при сильном.

Что совершенно не соответствует истине.