Усилитель для низкоомного ИК фотодиода. Опции

[zigmo]

Здравствуйте. Прочитал литературу, прочитал форумы и вот странная вещь, почему-то все забывают про выходное сопротивление источника сигнала и входное приемника(ну или почти не обсуждают этот вопрос). Если у фотодиода очень большое собственное сопротивление это хорошо, легко работать, но вот что делать если его сопротивление с десятку кОм или вообще сотни Ом.
Моя задача усилить сигнал с диодов: http://www.ibsg.ru/PDF_Data/PD24-05_RU.pdf и http://www.ibsg.ru/PDF_Data/PD36-05_RU.pdf Сигнал должен быть именно усилен, речь идет об измерении и не о каком-либо импульсном режиме работы. В процессе была расчита схема классического I-V преобразователя, схема была промоделирована. В процессе моделирования было обнаружено то, что входное сопротивление преобразователя составляет чуть более 5 кОм при Rf - 20 МОм. Уменьшение Rf нисколько не повлияло на входное сопротивление, но вот замена усилителя при моделировании повлияла. Изначально был AD795, при замене на OPA129 сопротивление упало аж до 90 Ом. Я подумал что это глюки. Моделирование проводил в Multisim 12.0.
Подумав что это прикол проги, собрал реальный усь на AD795JRZ и начал тестировать. Оказалось прога нормально смоделировала, при комнатной температуре на выходе уся болтанка из крайнего плюса в крайний минус. Балансировка толко способствует отправке усилителя в полный накаут. При охлаждении диода до -15 градусов по цельсию происходит увеличение его дифференциального сопротивление и как следствие усилитель начинает работать, появляется стабильность, балансировка смещает уровень в ограниченом пределе(работа проводилась только с диодом PD24-05).


Балансировка по даташиту, по схеме R1, R2 = 100 Ом, R3 = 200 Ом, R4, R5 = 510 Ом, R6 = 100 кОм.
С1, С4 = 4,7 мкФ, С2, С3, С5, С6, С7 = 0,1 мкФ.
DA1 - AD795JRZ, DA2 - AD8510.

И так сам вопрос: как точно расчитать входное сопротивление преобразователя и как избавиться от этого прикола с сопротивлением?

Сообщение отредактировал zigmo - Jun 15 2015, 13:44

[alexunder]

Оказалось прога нормально смоделировала, при комнатной температуре на выходе уся болтанка из крайнего плюса в крайний минус. Балансировка толко способствует отправке усилителя в полный накаут. При охлаждении диода до -15 градусов по цельсию происходит увеличение его дифференциального сопротивление и как следствие усилитель начинает работать, появляется стабильность, балансировка смещает уровень в ограниченом пределе(работа проводилась только с диодом PD24-05).

какой коэффициент усиления у транс-импедансного преобразователя в Вашей схеме?

[Plain]

http://www.maximintegrated.com/en/app-note...dex.mvp/id/5129

[zigmo]

alexunder
При испытаниях было 235 МОМ и 20 МОм в обратной связи, конденсатор Cf болтающийся параллельно Rf составляет 10 пФ, увеличение его до нескольких нФ ничего не давало, дальнейшее увеличение приводило усилитель в полную негодность и почти полной потери чувствительности(срабатывание по ступеньке).

Plain
Уже на изусть все эти формулы запомнил. Спасибо конечно, но ничего нового.

[enclis_]

При испытаниях было 235 МОМ ...

Вам какую мощность оптического сигнала надо обнаружить? и в какой полосе? Темновой ток даже у PD24-05 десятки мкА.

[zigmo]

enclis_
Мне дали и сказали делай, усилить надо единицы нА а лучше сотни пА, если это не вариант нужно дать ответ что диоды хрень и описать почему не пригоден для измерений.
Про полосу скажем так: медленно меняющийся сигнал, если на вскидку, то для девайса что-то в районе 10-30 Гц точно не помню.
При отсутствии смещения обратный ток отсутствует. Честно уже не хочу искать статьи Ti и NI в которых это описано, да и не в этом же вопрос.

[alexunder]

alexunder
При испытаниях было 235 МОМ и 20 МОм в обратной связи, конденсатор Cf болтающийся параллельно Rf составляет 10 пФ, увеличение его до нескольких нФ ничего не давало, дальнейшее увеличение приводило усилитель в полную негодность и почти полной потери чувствительности(срабатывание по ступеньке).
Plain
Уже на изусть все эти формулы запомнил. Спасибо конечно, но ничего нового.

Приведите схему включения со смещением если не трудно.

enclis_ верно заметил: с таким большим темновым током ставить такие высокие сопротивления Rос нет смысла. С резистором 20МОМ при Iph=10мкА вы получите на выходе ОУ теоретические 200Вольт, конечно он осциллирует.

[zigmo]

alexunder
http://www.kit-e.ru/articles/usil/2009_03_46.php
Рис. 6. левая часть, правая часть буфер на AD8510.
Блок питания работает индивидуально на усилитель, других потрибителей не имеется(Блок питания трансформаторный). Индивидуально на питание усилителя стоит Rc цепочка, R=100 Ом C=4.7 мкФ, так же балансные кондеи по 0,1 мкФ к каждому усю по плюсу и по минусу итого на 2 уся 4 балансировочных кондея.

Какой нафиг темновой ток!? ЕГО НЕТУ! Неужели дураки в Ti и Ni сидят раз пишут, что для данного режима включения плюсом является отсутствие темнового тока, высокая точность и высокая линейность? К тому же объясните мне пожалуйста, почему при охлаждении фотодиода до -15 градусов по Цельсию усилитель начинает работать и выходит почти в 0?
http://www.analog.com/media/en/training-se...216sscsect5.PDF Рисунок 5.4 левая схема. Да это от AD. Других сейчас так просто не найду.


О системе охлаждения: http://www.ibsg.ru/PDF_Data/PD24-05-TEC_RU.pdf данные диоды установлены в такой радиатор, что бы практический полностью корпус фотодиода помещался в алюминии, для лучшего контакта корпуса фотодиода и радиатора, корпус был промазан термопастой КПТ-8. На лапах фотодиода термопаста отсутствует.

Сообщение отредактировал zigmo - Jun 14 2015, 20:09

[Plain]

Балансировка толко способствует отправке

4 балансировочных кондея

Проясните, что Вы имеете ввиду и какими-такими неведомыми компонентами и способами это достигаете, потому что на единственной предоставленной Вами не Вашей схеме ни о какой балансировке и слыхом не слыхивали:

Рис. 6. левая часть

почему при охлаждении фотодиода до -15 градусов по Цельсию усилитель начинает работать

Потому что темновой ток, которого по данному факту не "нету", уменьшается до соответствующего выбранному Вами усилению усилителя.

[zigmo]

Plain

Балансировка по даташиту, по схеме R1, R2 = 100 Ом, R3 = 200 Ом, R4, R5 = 510 Ом, R6 = 100 кОм.
С1, С4 = 4,7 мкФ, С2, С3, С5, С6, С7 = 0,1 мкФ.
DA1 - AD795JRZ, DA2 - AD8510.

Про темновой ток: повторяю, почему тогда AD, Ni, Ti, пишут что его нету? Откуда вы его находите покажите пожалуйста? Может в физике полупроводников что-то изменилось... Может новое что-то открыли и доказалси что ВАХ проходит не через точку начала координат...

[НЕХ]

http://journals.ioffe.ru/pjtf/2014/16/p58-64.pdf
Влияние низкочастотных шумов
на пороговую чувствительность
фотодиодных фотоприемных устройств
среднего ИК-диапазона в широкой
полосе частот
© С.Е. Александров, Г.А. Гаврилов, Г.Ю. Сотникова
Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург

[ViKo]

http://www.analog.com/media/en/technical-d...heets/AD795.pdf
Рис 45. Найдите, как минимум, одно отличие.
С другой стороны - не все ли равно...
Хотя, с учетом однополярного питания - не все равно.

[enclis_]

zigmo, вы не привели схему сразу же. Многие подумали, что вы используете обычный фотодиодный режим, а не фотовольтаический. Да, действительно, в фотовольтаическом режиме темного тока нет. Но не забывайте, что ёмкость диода максимальна.

[zigmo]

НЕХ
Читал, довольно странная статья если честно, до конца еще не разобрался, на данный момент снова вернулся к собственным шумам фотодиода и обнаружительной способности, получается какой-то бред, если выводить шум из обнаружительной способности то на 10 Гц он должен составлять пару пикоампер... На данный момент продолжаю решать этот вопрос.

ViKo
Именно оттуда и брал, питание у этого усилителя только биполярное.

enclis_
Извиняюсь, действительно был неправ. В 1 пост добавил схему.
Да ёмкость максимальна, ну и бог бы с ней, разве нет? У меня нет условия мерить сигнал на частоте, единственное условие - мерить постоянный сигнал или медленно меняющийся сигнал, частота которого дай бог бы с 10 Гц.

Самый главный вопрос остается открытым, как точно определить входное сопротивление данного усилителя. Возможно я просто не увидел это где-то...

Сообщение отредактировал zigmo - Jun 15 2015, 13:53

[ViKo]

ViKo
Именно оттуда и брал, питание у этого усилителя только биполярное.

Я вижу, диод направлен в другую сторону, и на рис. 45 включен в прямом смещении, однозначно. Когда же питание биполярное, куда улетит выход и сместится диод, не могу представить.