Нелинейность системы фотодиод-трансимпедансный усилитель. С чем она связана и как с этим бороться?, Понять и измерить нелинейный отклик системы на вх.сигнал перем.амплит Опции

[Dmitry_Ternovsky]

Уважаемые коллеги!
Нужен Ваш совет.

Досталась схема трансимпедансного усилителя на OPA380, собранного по стандартной схеме (см.внизу). Питание однополярное +5V. Диод S8376-05, ёмкостью 12p (при 5V приложенного отрицательного напряжения). На неинвертирующий вход операционника с REFки подано напряжение для смещения входов и работы на слабых сигналах.

Приветствуется широкая полоса пропускания – как можно шире.
На вход поступают импульсы пилообразной формы. На "пиле" есть "провалы" - поглощение излучения веществами, в разных местах.
Схема хорошо работает, правильно отражает провалы от разных веществ (правда, много шумов высокочастотных, но они цифровым способом усредняются).

ПРОБЛЕМА в том, что в зависимости от мощности приходящего сигнала получаю импульсы напряжения на выходе с НЕПРОПОРЦИОНАЛЬНОЙ этой мощности амплитудой. Это различие составляет около процента, несколько процентов – что не приемлемо.

ПОЯСНЮ: фотодиод стоит в фокусе объектива. Когда световой поток полностью через объектив попадает на фотодиод, то напряжение в провале (на пиле сигнала) падает на 10 условных единиц (для примера), в то время как на верхушке пилы оно 100 у.е., когда же я загораживаю часть объектива, и на фотодиод попадает меньшая мощность, то на верхушке 50 у.е., а все тот же провал составлет уже 4 у.е., таким образом отношение "провала" к "верхушке" НЕ сохраняеться...результаты изменились не пропорционально. Уменьшая дальше мощность излучения (загараживая объектив больше) получим 20у.е. на "верхушке" и на 3у.е. провал - т.е. тенденция поменялась

Прошу помочь разобраться в физике процесса (постоянная времени RC тут никак не подходит ). Может ли это быть связано с фотодиодом или с операционником, и как от этого избавиться, как сделать систему линейной?
Размах напряжения на выходе усилителя от 2V до 5V.

И еще вопрос – кто как мерил нелинейность трансимпедансного усилка и системы фотодиод –трансимп.усилитель? Чем можно заменить фотодиод для экспериментального исследования нелинейности усилителя (его выходное сопротивление 300М)? строить самому источник тока с таких выходным сопротивлением и токами наноамперы?

Как решали подобные вопросы уважаемые разработчики?

Сообщение отредактировал Dmitry_Ternovsky - Oct 7 2009, 23:59

Эскизы прикрепленных изображений

 

[DS]

Если у Вас рассеянный свет и телескоп фокусирует в 0.5 мм - диод надо брать 2х2 или 3х3. Иначе можно и 20% получить.
Вы не написали, что это рассеянный свет, а обычно все-таки через среду стараются гнать пучок, чтобы было потом что собирать.

Кроме того, в лазере есть запаздывание изменения длины волны от изменения тока, Вы его замеряли ? От этого тоже спектр может меняться. Что за вещество и что за лазер, если не секрет ? Вправо-влево Ваши пички не бегают ?

Недостаточность быстродействия подтверждается разной скоростью спада и нарастания в провале, в первом разница наиболее заметна.

Это скорее всего связано с преобразованием пилы по форме линии поглощения через функцию lambda(I) лазера.

P.S. Я бы ОУ с такой извратной внутренней коррекцией никогда бы не выбрал для ТИ с мегомным резистором и довольно приличных частот. Да и шумы у него на средних частотах просто привет.

[jam]

P.S. Я бы ОУ с такой извратной внутренней коррекцией никогда бы не выбрал для ТИ с мегомным резистором и довольно приличных частот. Да и шумы у него на средних частотах просто привет.

Можно сгородить ТА на рассыпухе и шумом меньше и полосой больше - но вот с линейностью по амплитуде и термостабильностью будут проблемы, по крайней мере у меня.... Если есть какая интересная схемка - поделитесь - помучаю её в спайсе , а то мож потом и на платке...