Снова об усилении фототока Опции

[Herz]

Тема уже подробно обсуждалась (ели кому интересно), всё же хотелось бы к ней вернуться.
Сейчас для подсветки у меня появилась возможность использовать лазер на ЛД, допускающий линейную модуляцию. Теперь, модулируя его синусом, расчитываю существенно поднять соотношение С/Ш за счёт сужения полосы приёмника. Предварительные результаты обнадёживают.
Общий вывод из предыдущего обсуждения: основное усиление должно происходить в первом каскаде, выполненном по трансимпедансной схеме, затем выделение полосы, дополнительное усиление (до или после детектора) и т.д.
Теперь резистор в ОС ТИ-усилителя в 15 МОм уже обеспечивает мне необходимое усиление. Вторым каскадом стоит полосовой фильтр на LT1567 с Ку=1. Но вот проблема: ширина полосы такого фильтра зависит от усиления на центральной частоте и увеличение его в 10 раз, к примеру, сужает полосу более чем вдвое. Придётся соответственно уменьшить Ку первого каскада.... Где тут компромисс?

[Herz]

Прошу прощения за отсутствие. Приятно, что тема обсуждается.

Уважаемый г-н. Herz! Я всегда была и остаюсь Вашим самым преданным критиком...

Большое спасибо. Надеюсь не разочаровать Вас и в будущем...

И, как всегда, не могу понять Вашей логики...
Вот и сейчас...

Логика объясняется просто безграмотностью, борюсь с ней, в том числе, испрашивая советов на форуме. Сказываются пробелы в образовании и длительный перерыв в работе по специальности. Извините за лирическое отступление.

У меня, как всегда, простые пальцевые соображения.
Зачем Вам синусоидальная модуляция? Если Ваш источник света может выдавать некоторую максимальную мощность, то зачем вы ее сознательно(?) стремитесь уменьшить? Ведь, грубо говоря, Вам был бы полезен каждый испущенный, а затем и принятый фотон...
Ну, допустим, очень хочется... Но тогда уж в качестве синхронного детектора нужно применять аналоговый умножитель, так как он будет давить шумы при слабом полезном сигнале.

Пожалуй, Вы правы. рассуждения мои элементарны, "пальцевые", как Вы их называете... Поскольку из полезного сигнала я вырезаю основную гармонику, посторонние мне ни к чему - с расширением полосы растут шумы. Интуитивно возникло желание сделать модулирующий сигнал максимально чистым, чтобы на не разогревать зря лазер и не снижать его КПД. Ведь высшие гармоники несут в себе приличную энергию. Заодно и не подводить её к объекту.
Перемножитель в СД не использую исключительно по причине существенного усложнения реализации.
Хотя, возможно, это моё заблуждение, вызванное косностью мышления и я сделал всё наоборот.

Не очень понятно, какая у Вас модуляция. Модуль синуса, или синус +1?
Кажется мне, что оптимальной модуляцией д.б. несимметричный меандр. Асимметрия должна определяться отношением засветки к полезному сигналу.
Что касается контроля стабильности приемника, то можно его подсвечивать редкими импульсами, если у Вас имеется стабильный источник...
С пожеланием успехов...

Модуляция синусом, наложенным на DC-составляющую. Наверное, это "синус+1". Модулем синуса модулировать не додумался. А что Вы называете несимметричным меандром? Прямоугольник со скважностью, отличной от 2? Или что-то другое?

Повод простой- мегаомные резисторы в силу конструкции шумят значительно сильнее своего теоретического шума.

А последовательно соединять нельзя?

Даташит на диод посмотрел. А зачем используете UV диод? У него же параметры из-за чувствительности в УФ сильно зарезанными получаются. Если работаете в красной области, то и берите обычный диод- достаточно сильно выиграите и по шумам, и по чувствительности.

Да он лишь "расширен" в область UV, остальные параметры у него обычные. Хотелось большей равномерности в моей области и меньшей чувствительности к IR. А что ещё взять, если Хаммамацы нет?

Дальше, какое обратное напряжение приложено? А то от него многое что зависит..И шумы, и быстродействие, и емкость, и темновой ток.

Смещение -7.5В. Нормально, по-моему.

Модуляция. Я в килогерцы не лезу. Оптимум по шумам в моих условиях - 200-500 Гц. Ну и постоянные времени детектора 1-3 секунды. Если модулируете лазер- обязательно делайте модуляцию с "пьедесталом", т.е не уменьшайте ток лазера ниже порога. Модулируйте "трапецией"-завалите фронты, а не пускайте меандр прямо с цифровых микросхем. Контроль мощности лазера- тоже синхронным детектором по отдельному диоду со светоделителя. Внутренний диод использовать нельзя - он плывет с температурой от нагрева самого лазера. Ну и для совсем параноиков- поставить еще и пик-детектор для контроля верхней точки кривой модуляции.

Это ясно, спасибо. Я выбрал частоту модуляции относительно высокой ещё и потому, чтобы выделить сигнал не потребовался полосовой фильтр с аномальной добротностью.

А вот зачем модулировать синусом -- мне неясно. Схема модулятора усложняется, а на стороне детектора выигрыша нет. А если детектированеи идет прямоугольником, так и вовсе одни минусы -- и сигнала меньше, и полоса шумов шире..

Почему? Там уже всё более-менее вырезано...

Распределение паразитной засветки, след. шумов, по частоте...
Это продолжение старой ветки... Имеется неконтролируемая засветка, превышающая на порядки полезный сигнал... Вроде так было...

паразитную засветку мне удалось, кстати, значительно снизить, поработав с оптикой. Сейчас она превышает сигнал лишь в разы.

Да я про частотный спектр паразитной засветки. Засветка-то нестабильна обычно.

Да, свет, "обычный". Солнечный + лампы накаливания, от остального стараюсь экранировать. Удивляет, что дрейф инфранизкочастотный, с засветкой мне связать его трудно, хотя...

[Tanya]

Прошу прощения за отсутствие. Приятно, что тема обсуждается.
Большое спасибо. Надеюсь не разочаровать Вас и в будущем...
Логика объясняется просто безграмотностью, борюсь с ней, в том числе, испрашивая советов на форуме. Сказываются пробелы в образовании и длительный перерыв в работе по специальности. Извините за лирическое отступление.
Пожалуй, Вы правы. рассуждения мои элементарны, "пальцевые", как Вы их называете... Поскольку из полезного сигнала я вырезаю основную гармонику, посторонние мне ни к чему - с расширением полосы растут шумы. Интуитивно возникло желание сделать модулирующий сигнал максимально чистым, чтобы на не разогревать зря лазер и не снижать его КПД. Ведь высшие гармоники несут в себе приличную энергию. Заодно и не подводить её к объекту.
Перемножитель в СД не использую исключительно по причине существенного усложнения реализации.
Хотя, возможно, это моё заблуждение, вызванное косностью мышления и я сделал всё наоборот.

Модуляция синусом, наложенным на DC-составляющую. Наверное, это "синус+1". Модулем синуса модулировать не додумался. А что Вы называете несимметричным меандром? Прямоугольник со скважностью, отличной от 2? Или что-то другое?

А последовательно соединять нельзя?
Да он лишь "расширен" в область UV, остальные параметры у него обычные. Хотелось большей равномерности в моей области и меньшей чувствительности к IR. А что ещё взять, если Хаммамацы нет?
Смещение -7.5В. Нормально, по-моему.

Это ясно, спасибо. Я выбрал частоту модуляции относительно высокой ещё и потому, чтобы выделить сигнал не потребовался полосовой фильтр с аномальной добротностью.
Почему? Там уже всё более-менее вырезано...
паразитную засветку мне удалось, кстати, значительно снизить, поработав с оптикой. Сейчас она превышает сигнал лишь в разы.
Да, свет, "обычный". Солнечный + лампы накаливания, от остального стараюсь экранировать. Удивляет, что дрейф инфранизкочастотный, с засветкой мне связать его трудно, хотя...

Да, идем по второму кругу...
Я бы... примерно след образом попробовала.
Частоту модуляции 25 или 12.5 Герц - если Вы, Герц, в 50 Герцовой стране живете.
Детектор бы примерно такой...
Дополнительный фотодетектор прямо на лазер с аналогичным усилителем. Но включенный обратным образом. Далее сигнал на умножающий ЦАП. С него сигнал на суммирующий интегратор, на второй вход которого идет сигнал с усилителя полезного сигнала. Таким образом, управляя ЦАПом, добиваемся нуля на выходе интегратора...
Можно еще параллельно основному фотодетектору поставить еще один встречным образом (его емкость будет значительно меньше), на который подавать вредный сигнал - так мы в зародыше придушим импульсные световые помехи. Датчик вредного сигнала должен быть немного отстроен от лазерной длины волны...
Плюсы такого подхода - не нужен ацп хороший - можно с выхода интегратора на микроконтроллерный АЦП. Форма модуляции тоже не волнует никого... Код, подаваемый контроллером на ЦАП и есть искомый коэффициент отражения. По поводу смещения объекта... У астрономов похожие проблемы решаются с использованием, кажется, так наз. "полевой линзы" - за точность термина не ручаюсь...
Нужны еще вредные советы? Не стесняйтесь...

[Herz]

Да, идем по второму кругу...
Я бы... примерно след образом попробовала.
Частоту модуляции 25 или 12.5 Герц - если Вы, Герц, в 50 Герцовой стране живете.
Детектор бы примерно такой...
......
Нужны еще вредные советы? Не стесняйтесь...

Спасибо! Конечно, не откажусь, всегда интересно взглянуть на проблему под разными углами. Над предложенным обязательно подумаю, сразу ниасилил, как сейчас говорят. Особенно подкупает возможность обойтись без хорошего АЦП. Пока не понял, за счёт чего. Уточните, пожалуйста:

Дополнительный фотодетектор прямо на лазер с аналогичным усилителем. Но включенный обратным образом.

"включенный обратным образом" - это фотодиод или... "аналогичный усилитель"?

Можно еще параллельно основному фотодетектору поставить еще один встречным образом (его емкость будет значительно меньше)

- как это? Встречно-параллельно? А смещение?

на который подавать вредный сигнал - так мы в зародыше придушим импульсные световые помехи. Датчик вредного сигнала должен быть немного отстроен от лазерной длины волны...

Вы меня не первый раз наталкиваете на эту мысль, я помню. Конечно, заманчиво из сигнала вычесть помеху и получить результат. Но до сих пор ума не приложу, как это реализовать технически. В фокусе объектива помещается только один фотодиод. Значит, второй придётся вынести за пределы оптики - это сразу поставит их в слишком разные условия. И по чувствительности, и по обзору, и по другим параметрам. Поставить рядом с основным дополнительный детектор со своей оптикой, но дополненной светофильтром, вырезающим лазерную длину волны, теоретически можно, но дорого и, главное, не уверен, что оправдано. Сейчас не об импульсных световых помехах речь...

По поводу смещения объекта... У астрономов похожие проблемы решаются с использованием, кажется, так наз. "полевой линзы" - за точность термина не ручаюсь...

Тоже, простите, не понял, что имеется в виду. Вот что нашёл о полевой линзе в Словаре астронома-любителя:

Полевая линза - передняя линза окуляра, на которую падает свет, собранный объективом.

Наверное, о чём-то другом речь?

[Tanya]

Спасибо! Конечно, не откажусь, всегда интересно взглянуть на проблему под разными углами. Над предложенным обязательно подумаю, сразу ниасилил, как сейчас говорят. Особенно подкупает возможность обойтись без хорошего АЦП. Пока не понял, за счёт чего. Уточните, пожалуйста:
"включенный обратным образом" - это фотодиод или... "аналогичный усилитель"?

- как это? Встречно-параллельно? А смещение?
Вы меня не первый раз наталкиваете на эту мысль, я помню. Конечно, заманчиво из сигнала вычесть помеху и получить результат. Но до сих пор ума не приложу, как это реализовать технически. В фокусе объектива помещается только один фотодиод. Значит, второй придётся вынести за пределы оптики - это сразу поставит их в слишком разные условия. И по чувствительности, и по обзору, и по другим параметрам. Поставить рядом с основным дополнительный детектор со своей оптикой, но дополненной светофильтром, вырезающим лазерную длину волны, теоретически можно, но дорого и, главное, не уверен, что оправдано. Сейчас не об импульсных световых помехах речь...

Тоже, простите, не понял, что имеется в виду. Вот что нашёл о полевой линзе в Словаре астронома-любителя:
Наверное, о чём-то другом речь?

Сразу извинюсь за свой склероз - линза Фабри - http://nature.web.ru/db/msg.html?mid=11591...uri=node15.html
А без хорошего АЦП можно обойтись, так как интегратор с компенсацией и есть хороший АЦП...
Обратным образом - имелось в виду обратное включение второго фотодиода. Таким образом, импульсы с основного усилителя и второго будут иметь разный знак. Можно, конечно, поставить еще демодулятор (+1/-1) - выпрямитель, синхронный детектор - как угодно назовите... перед интегратором чтобы убрать постоянную составляющую от засветки, а может конденсаторы - как получится.
По поводу помех от засветки. Надо бы знать ее типичное и возможное поведение... Этим будет определяться наилучшая частота модуляции.
По поводу встречно-параллельно, то да, имелось в виду, что дополнительный с меньшей емкостью и чувствительностью, так как спектр можно пошире сделать. Смещение к нему, естественно, свое. Может, оно уже и не нужно, раз Вам удалось сильно убить фоновую засветку... А по поводу того, что два приемника нельзя в фокусе поставить, так есть светоделители... Например пластиночка под углом... Или рядом - будет немного вбок смотреть... Или пусть второй смотрит на светофильтр первого со стороны падающего потока. Светофильтр как раз и отражает то, что не пропускает... Тут от конструкции надо плясать.

[deemon]

По поводу помех от засветки. Надо бы знать ее типичное и возможное поведение... Этим будет определяться наилучшая частота модуляции.

Интересно , а может ли тут помочь применение шумоподобной модуляции , и соответственно демодуляции ?