Накопление заряда Опции

[Stanislav]

Вообще-то, если включить фотодиод в режиме генератора тока- то тогда подключайте его вместо вх. резистора к инвертирующему интегратору на прецизионном ОУ- и все. Только ОУ должен быть прецизионным и в области пост. тока, и широкополосным, т.е. быстродействующим, если импульсы тока короткие.

Самое главное - входные токи и напряжение смещения нуля ОУ должны быть очень малы. А его быстродействие особой роли не играет, если весь процесс накопления занимает сколь-нибудь продолжительное время.
Кондёр должен быть взят также с малыми токами утечки и малой абсорбцией заряда. Выбирать нужно из плёночных или слюдяных (можно ещё NPO керамику попробовать, но она, по-моему, всё-таки хуже).

[Tanya]

Я как раз и подключаю к инвертирующему усилителю - интегратору. Получаю импульсы напряжения. Дело в том, что необходимо измерять токи в большом динамическом диапозоне (от единиц пикоампер до десятков наноампер). Получается, что при малых токах накопления заряда не будет, а при больших токах все в порядке. Проблема состоит имеено в том, чтобы накапливать заряд при малых токах
(пикоамперы)

DDC112 и иже с ними... Там же IVC102 и др...
А за какое время нужно помнить, копить?

[maxim_P]

При малых токах заряд также накапливается (а куда же ему деваться?), только выходной уровень будет другим.
Вам нужно либо менять коэффициент усиления входного каскада (переключать резистор в ОС), либо по-другому обрабатывать выход.
Может , АРУ поставить?
А если заряд совсем не копится, значит большая утечка на конденсаторе.

Не хотелось бы делать переключение резисторов. При малых токах он конечно будет заряжаться на микровольты, но мне еще надо отображать на индикаторе как-то этот заряд. Я 64 раза в секунду измеряю величину напряжения на конденсаторе с помощью АЦП, а потом суммирую эти значения и вывожу на индикатор суммарное значение напряжений за секунду. Сотни микроампер еще "видно", а вот ниже уже практически никакого изменения. Придется, наверное, более сложную схему делать

DDC112 и иже с ними... Там же IVC102 и др...
А за какое время нужно помнить, копить?

Накопление заряда - миллисекунды. А помнить - пока напряжение на конденсаторе не достигнет порогового

[Stanislav]

Я как раз и подключаю к инвертирующему усилителю - интегратору...

Ну, вот и привели бы схему. С указанием всех номиналов и типов элементов. 99% вероятности того, что Ваши траблы заключаются в некачественном её исполнении.

[maxim_P]

Ну, вот и привели бы схему. С указанием всех номиналов и типов элементов. 99% вероятности того, что Ваши траблы заключаются в некачественном её исполнении.

Вот схема. АЦП3 - измеряются малые токи. АЦП2 - измеряются большие токи. АЦП1 - накопление заряда.

Прикрепленные файлы

 circuit.bmp ( 1023.71 килобайт ) Кол-во скачиваний: 84

 

[Stanislav]

Вот схема. АЦП3 - измеряются малые токи. АЦП2 - измеряются большие токи. АЦП1 - накопление заряда.

Простите за напоминание, но схемы и рисунки лучше выкладывать в более удобоваримом формате, чем .bmp (например.gif), о чём уже писали выше. Не у всех есть хорошие сети.

По существу.
Схема Ваша довольно странная, если не сказать больше. Не вдаваясь в подробности, рекомендую послушать совета ув. Designer_56, и сделать для начала так:


Опер нужно брать с малыми входными токами, rail-to-rail; полевик для сброса - с малой утечкой затвора и канала в запертом состоянии (ни в коем случае не ключевой!). Кондёр, как я и писал, плёнка или слюда.
Такая схема будет собирать весь заряд, протёкший через диод, в конденсатор. Достоинством её является отсутствие токов утечки через диод; для этого опер должен иметь также малое смещение 0 (можно его и отбалансировать дополнительно по входу "+").
Если Вам нужно измерять ещё и токи, схему нужно немного модернизировать.

[proxi]

Подозреваю что катод диода нужно подключить к + опорнику например, ибо сама радиация
врядли наводит ЭДС в диоде ...поправте если ошибаюсь..

[DS]

Наводит, как и свет. Тут никакой разницы. А вот можно ли включать без смещения, при требовании 1000 кратного динамического диапазона, не факт - сие зависит от конструкции датчика.

[proxi]

Наводит, как и свет. Тут никакой разницы. А вот можно ли включать без смещения, при требовании 1000 кратного динамического диапазона, не факт - сие зависит от конструкции датчика.

По ходу вспомнил.. накачка, переход в зону проводимости..эффективней со смещением..

[Stanislav]

Наводит, как и свет. Тут никакой разницы. А вот можно ли включать без смещения, при требовании 1000 кратного динамического диапазона, не факт - сие зависит от конструкции датчика.

Мне кажется, что не только можно, но и нужно. Иначе обратный ток и утечки замучают - там же пикоамперы, а перспектива окунать датчик в жидкий гелий, или, на худой конец, азот, Автору темы может не понравиться. Быстродействие же здесь особое не требуется - достаточно перетащить весь заряд из диода в кондёр, что при виртуальном КЗ на входе будет производиться почти полностью.
Впрочем, смещение в пару милливольт, может, и не повредит... Считать лень. Только эффекту от него не будет особого.

Подозреваю что катод диода нужно подключить к + опорнику например, ибо сама радиация
врядли наводит ЭДС в диоде ...поправте если ошибаюсь..

Радиация - это тоже фотоны, которые могут взаимодействовать с электронными оболочками атомов. Рождение электрон-дырочных пар в зоне перехода и растаскивание их полем перехода всегда порождает ЭДС на выводах, так как на них появляются нескомпенсированные заряды.

По ходу вспомнил.. накачка, переход в зону проводимости..эффективней со смещением..

Что-то не то Вы, пожалуй, вспомнили.

Сообщение отредактировал Stanislav - May 22 2008, 21:59

[proxi]

Мне кажется, что не только можно, но и нужно. Иначе обратный ток и утечки замучают - там же пикоамперы, а перспектива окунать датчик в жидкий гелий Автору темы может не понравиться. Быстродействие же здесь особое не требуется - достаточно перетащить весь заряд из диода в кондёр, что при виртуальном КЗ на входе будет производиться почти полностью.
Впрочем, смещение в пару милливольт, может, и не повредит... Считать лень. Только эффекту от него не будет особого.

Радиация - это тоже фотоны, которые могут взаимодействовать с электронными оболочками атомов. Рождение электрон-дырочных пар в зоне перехода и растаскивание их полем перехода всегда порождает ЭДС на выводах, так как на них появляются нескомпенсированные заряды.
Что-то не то Вы, пожалуй, вспомнили.

Ну а что есть рождение электрон-дырочных пар, это и есть переход прежде связанных электронов в зону
проводимости или охота повтыкать...

[Stanislav]

Ну а что есть рождение электрон-дырочных пар, это и есть переход прежде связанных электронов в зону
проводимости или охота повтыкать...

А дырок куда?
Почитайте теорию фотоэффекта в полупроводниках, прежде, чем писать следующий пост здесь, иначе это на флуд сильно смахивает. И попробуйте разобраться, что будет с электрон-дырочной парой в зоне p-n перехода.
.................................................

2 maxim_P
Скажите, а как Вы собираетесь измерять токи в единицы пикоампер, да ещё делать накопление заряда, если входные токи выбранных Вами ОУ могут достигать 100 пА?

[Designer56]

По поводу малых вх. токов ОУ: есть в природе т.н. "пикоамперные ОУ со входом на ПТ, где имеется схема компенсации вх. токов утечки затворов. АД их раньше выпускала, сейчас не знаю. Кроме того, можно понизить реальные вх. токи ПТ ОУ методом понижения напряжения сток- затвор до 1-2 единиц вольт. Т.е., берете, например, ОУ, у которого вход выполнен на N- канальном ПТ и организуете ему ассимметричное питание, такое, что U+ чуть больше минимального значения с точки зрения рабочего диапазона синфазных сигналов. При этом, ессно, напряжения затвор- исток понижаются от значений ~15 В в штатном режиме до указанных величин. При заземленном источнике сигнала и его малом уровне, само собой. Если ОУ с P-канальными ПТ, то все наоборот.

[proxi]

Почитайте теорию фотоэффекта в полупроводниках, прежде, чем писать следующий пост здесь, иначе это на флуд сильно смахивает. И попробуйте разобраться, что будет с электрон-дырочной парой в зоне p-n перехода.

Уже достаточно того что Вы почитали..

[DS]

Уже достаточно того что Вы почитали..

Вообще говоря, зависит от параметров перехода. Ведь заряды могут и не добраться до электродов, а рекомбинировать, в отсутствии поля в i-области, например. Иначе бы без смещения все и всегда с фотодиодами работали. Кроме этого, при нулевом смещении обычно имеет место большая приведенная емкость, которая существенно ухудшает шумовые характеристики ТИ усилителя. Поэтому, не зная параметров конкретного датчика, сказать что будет лучше/хуже, нельзя.

По поводу малых вх. токов ОУ: есть в природе т.н. "пикоамперные ОУ со входом на ПТ, где имеется схема компенсации вх. токов утечки затворов. АД их раньше выпускала, сейчас не знаю.

Да их довольно много, стоят они недорого, не вижу здесь проблем.

Выбор ad8541 безусловно неадекватен.