трансимпедансный усилитель для лавинного фотодиода, помогите, пожалуйста, найти ошибку в проектировании усилителя на 6 МГц Опции

[SSerge]

В вашем первом усилителе было усиление 400к.

Кроме резистора там была ещё входная ёмкость щупа осциллографа порядка 13..15 пФ, на 6 МГц у неё импеданс гораздо меньше чем 400 кОм.

И по сути если вам устроила схема с резистором то её же и стоит оставить. Зачем после неё усилитель не понятно. У вас мощность сигнала просто отличная.

Это на паре метров отличная, автор хочет видеть сигналы с расстояния до 50 метров.

[MegaVolt]

Кроме резистора там была ещё входная ёмкость щупа осциллографа порядка 13..15 пФ, на 6 МГц у неё импеданс гораздо меньше чем 400 кОм.

Да она портила усиление.

Это на паре метров отличная, автор хочет видеть сигналы с расстояния до 50 метров.

Пока нету расчёта не понятно до скольки нужно усиливать. Может и компаратора хватило бы.

[Herz]

2) Если так делать, то зачем тогда трансимпедансный усилитель?

А Вы понимаете принцип работы трансимпедансного усилителя? На всякий случай: это преобразователь тока в напряжение. С коэффициентом преобразования, равным сопротивлению в обратной связи. Почитайте букварь.

[rudy_b]

Статья - бред теоретика! ...

В чем-то справедливо. Но в ней правильно показано, как нужно подключать ФД, как компенсировать его ток утечки, на какой вход опера подключать ФД и как делать в нем ОС. Остальное - додумает сам ТС.

[AVR]

Схему завтра выложу

Хм... интересная тема, похожая задача предстоит. Ждем схему, да хоть на листочке от руки сфотанную.
Я в подобных задачах совершенно не разбираюсь, но казалось что такая задача не должна составлять особую сложность, тем более до 6 МГц всего и 50 метров. Есть же передача данных по воздуху оптика, там наводят оси, несколько километров, сотня мегабит... Но там лазеры конечно.

[MegaVolt]

как компенсировать его ток утечки

Что то не нашёл про компенсацию . Подскажите где там про это сказано?

[rudy_b]

ФД нагружен не на резистор, а на диод D2. Правда ничего не сказано про то, чему равно VCC, но нет в жизни совершенства. Но, по уму, должна быть еще и дополнительная ОС по постоянке или разделительная емкость, которой нет в этой схеме.

[MegaVolt]

ФД нагружен не на резистор, а на диод D2. Правда ничего не сказано про то, чему равно VCC, но нет в жизни совершенства.

Век живи век учись. Я думал диод для защиты операционника от напряжения больше питания....

Но, по уму, должна быть еще и дополнительная ОС по постоянке или разделительная емкость, которой нет в этой схеме.

Может небольшая лишняя постоянка на выходе не мешает работать никому. Или учитывается как поправка.

[rudy_b]

Трудно сказать что имел ввиду автор схемы. Но нагрузка ФД на диод используется для компенсации сильно изменяющихся токов утечки или постоянной засветки - своего рода простенькое АРУ по постоянному току. Входное сопротивление опера в режиме инверсии намного меньше динамического сопротивления этого диода, поэтому на коэффициент усиления по переменке он практически не влияет.

[Alexander889]

А Вы понимаете принцип работы трансимпедансного усилителя? На всякий случай: это преобразователь тока в напряжение. С коэффициентом преобразования, равным сопротивлению в обратной связи. Почитайте букварь.

Это я понимаю. Но в принципе резистор тоже преобразователь тока в напряжение. Чем трансимпедансный усилитель лучше резистора?

[MegaVolt]

Но нагрузка ФД на диод используется для компенсации сильно изменяющихся токов утечки или постоянной засветки - своего рода простенькое АРУ по постоянному току.

Как работает эта схема? Ведь диод заперт? Максимум что мы имеем это токи утечки обратносмещённого PN перехода. Как используя их можно что-то застабилизировать?

Это я понимаю. Но в принципе резистор тоже преобразователь тока в напряжение. Чем трансимпедансный усилитель лучше резистора?

Тем что падение напряжения на нём в идеале нулевое. Т.е. резистор в цепи лавинника при протекании тока имеет падение которое вычитается из напряжения смещения лавиниика что уменьшает его усиление. А при трансимпеданснике такого эффекта нет.

[yakub_EZ]

Это я понимаю. Но в принципе резистор тоже преобразователь тока в напряжение. Чем трансимпедансный усилитель лучше резистора?

1. Тем, что позволяет держать стабильный режим фотодиода. В случае с ЛФД на этом резисторе падает напряжение, а на ЛФД оно снижается. При снижении напряжения ЛФД падает его лавинное усиление (M). Но в вашем случае, когда напряжение велико и падение напряжения незначительно сказываются на режиме применение резистора, возможно, оправданно. Вот когда лавинное зависит экспоненциально и составляет например 40 вольт, то резистор вообще не вариант.
2. Позволяет согласовать входной/выходной импеданс со следующим каскадом. Выход трансимпедансника низкоомный, а нагрузочный резистор надо буферизовать.
Ну и ещё немного про частотную зависимость для высокоомного резистора учитывая его ёмкость. Полоса снимаемая с резистора определяется как его RC. Если резистор 0,2 пФ (типовая емкость SMD элементов) и сопротивление 400 кОм. То -3 дБ будет 1/(2*3,14*400е3*0,2е-12)= 2 МГц. И это не учитывая входную ёмкость следующих каскадов, щупов и др.
Я вам советую выжать как можно больше на лавинном усилении, а затем уже думать, насколько нужно усилить электрический сигнал

[Alexander889]

1. Тем, что позволяет держать стабильный режим фотодиода. В случае с ЛФД на этом резисторе падает напряжение, а на ЛФД оно снижается. При снижении напряжения ЛФД падает его лавинное усиление (M). Но в вашем случае, когда напряжение велико и падение напряжения незначительно сказываются на режиме применение резистора, возможно, оправданно. Вот когда лавинное зависит экспоненциально и составляет например 40 вольт, то резистор вообще не вариант.
2. Позволяет согласовать входной/выходной импеданс со следующим каскадом. Выход трансимпедансника низкоомный, а нагрузочный резистор надо буферизовать.
Ну и ещё немного про частотную зависимость для высокоомного резистора учитывая его ёмкость. Полоса снимаемая с резистора определяется как его RC. Если резистор 0,2 пФ (типовая емкость SMD элементов) и сопротивление 400 кОм. То -3 дБ будет 1/(2*3,14*400е3*0,2е-12)= 2 МГц. И это не учитывая входную ёмкость следующих каскадов, щупов и др.
Я вам советую выжать как можно больше на лавинном усилении, а затем уже думать, насколько нужно усилить электрический сигнал

Спасибо! Посоветуйте, пожалйста, микросхему для построения трансимпедансного усилителя, которая была бы способна работать на 6МГц (или больше) с ЛФД и давать усиление 400000. Подозреваю, что кроме частотного диапазона имеет значение входная емкость, так?

[=L.A.=]

Спасибо! Посоветуйте, пожалйста, микросхему для построения трансимпедансного усилителя, которая была бы способна работать на 6МГц (или больше) с ЛФД и давать усиление 400000. Подозреваю, что кроме частотного диапазона имеет значение входная емкость, так?

*
Не существует микросхем с усилением 400 тысяч на частоте 6 МГц. Самые шустрые ОУ типа LM7171 дадут на 6 МГц усиление ~30 дБ (30 раз), микросхема усилитель ПЧ ЧМ приемников 174УР3 дает 60 дБ (1000 раз по напряжению) на частоте 6,5 МГц (ПЧ звука в телевизоре).

[Alexander889]

*
Не существует микросхем с усилением 400 тысяч на частоте 6 МГц. Самые шустрые ОУ типа LM7171 дадут на 6 МГц усиление ~30 дБ (30 раз), микросхема усилитель ПЧ ЧМ приемников 174УР3 дает 60 дБ (1000 раз по напряжению) на частоте 6,5 МГц (ПЧ звука в телевизоре).

Хорошо, что тогда делать? Использовать несколько каскадов?

И еще: как то же люди собирают сигналы на частоте даже 200 МГц. Даже китайский лазерный дальномер излучает и принимает синус на 190-210 МГц без особых усилий. Я же не могу банальные 6 МГц принять на расстоянии больше 2 метров. Может быть я вообще что-то неправильно делаю? Может быть в оптике дело? Я не использую никаких линз. Поделитесь опытом!