Помощь - Поиск - Пользователи - Календарь
Полная версия этой страницы: Стабилизатор мощности лазерного диода
Форум разработчиков электроники ELECTRONIX.ru > Аналоговая и цифровая техника, прикладная электроника > Вопросы аналоговой техники
Страницы: 1, 2, 3
DS
Если речь идет о схеме от 12 января - нет контроля постоянного тока. Если система выйдет из устойчивого состояния, она спалит лазер. Я специально не занимался исследованиями, почемы в подобных схемах вылетают лазера, это просто мое наблюдение.
Есть следующие неприятные артефакты - интерференция на встроенном фотодиоде - при малом изменении тока (длина волны линейно меняется с током из-за изменения показателя преломления среды), может сильно в отдельных точках измениться сигнал с диода - причем в непредсказуемом направлении. Есть нагрев лазера - мощность сильно падает с температурой, и начиная с какого-то тока, чем больше Вы его поднимаете, тем сильнее падает мощность.
В общем рабочая схема такая - достаточно быстрый ГСТ с ограничением и к нему петля регулировки с интегратором.
Stanislav
Цитата(DS_ @ Sep 19 2006, 19:30) *
Если речь идет о схеме от 12 января - нет контроля постоянного тока.
Простите, непонятно, что Вы подразумеваете под контролем постоянного тока? С моей точки зрения, например, он есть.

Цитата(DS_ @ Sep 19 2006, 19:30) *
Если система выйдет из устойчивого состояния, она спалит лазер.
1. Каким образом правильно рассчитанная схема может выйти из устойчивого состояния?
2. Каким образом она может спалить лазер, если ток через него ограничен?

Цитата(DS_ @ Sep 19 2006, 19:30) *
...В общем рабочая схема такая - достаточно быстрый ГСТ с ограничением и к нему петля регулировки с интегратором.
Простите, но, мне кажется, Вы не слишком внимательно прочитали тему. Это и есть регулируемый ГСТ с ограничением тока и петлёй ПИ-регулирования.
DS
Если все идет гладко, и условия включения питания удобные, такая схема будет работать. Но если что-то пойдет не так, она может не только не защитить лазер, но и поспособствовать его кончине. Если отрицательная обратная связь станет положительной по вышеприведенным причинам, интегратор будет наращивать ток до упора.
Stanislav
Цитата(DS_ @ Sep 19 2006, 20:02) *
Если все идет гладко, и условия включения питания удобные, такая схема будет работать. Но если что-то пойдет не так, она может не только не защитить лазер, но и поспособствовать его кончине.
Простите, но я не понял совершенно ничего из написанного. Поясните, пожалуйста, как именно схема может способствовать его кончине?

Цитата(DS_ @ Sep 19 2006, 19:30) *
Если отрицательная обратная связь станет положительной по вышеприведенным причинам, интегратор будет наращивать ток до упора.
1. Отрицательная ОС не станет положительной в нормальной схеме. Насколько я знаю, задержка в системе лазер-диод измеряется долями/единицами наносекунд. Цепи коррекции ОУ должны быть рассчитаны с учётом этого, если нужно высокое быстродействие ОС. На практике, однако, никакой дополнительной коррекции, скорее всего, не потребуется - достаточно взять ОУ с ед. усилением менее 50-100 МГц и внутренними корр. цепями.
2. ОС не может ни по каким причинам стать положительной во всём диапазоне частот. На НЧ она всегда будет отрицательной.
3. Регулятор будет увеличивать ток не "до упора", а, как следует из схемы, до значения
Imax = (Uп-Uлд)/R3,
где Uлд-напряжение на диоде.
Выбрав Imax < Iдоп (Iдоп - макс. допустимый ток через ЛД), получим гарантию от "спаливания".
DS
Я же уже писал - часто есть интеференция света на мониторном диоде, и перегрев лазера. При этом обратная связь может стать положительной. Существуют пики в питании. Зеркалам лазера Фабри-Перо, чтобы испортиться, надо порядка 10 нс.
Ну, в общем, если бы все было так просто, Wavelength Tech не смогла бы продавать свои платки питания лазерных диодов за 300$.
Stanislav
Цитата(DS_ @ Sep 19 2006, 20:38) *
Я же уже писал - часто есть интеференция света на мониторном диоде, и перегрев лазера. При этом обратная связь может стать положительной.
Иными словами, даже при медленном увеличении тока через ЛД его оптическая мощность будет падать? При условии, что ток не превысит максимально допустимое значение?
Цитата(DS_ @ Sep 19 2006, 20:38) *
...Существуют пики в питании.
Зачем?
Поставьте нормальный стабилизатор с нормальным конденсатором на выходе. Об этом уже говорилось в теме.
Цитата(DS_ @ Sep 19 2006, 20:38) *
...Зеркалам лазера Фабри-Перо, чтобы испортиться, надо порядка 10 нс.
И что из того?
Цитата(DS_ @ Sep 19 2006, 20:38) *
Ну, в общем, если бы все было так просто, Wavelength Tech не смогла бы продавать свои платки питания лазерных диодов за 300$.
А это вообще не довод. Фирма Wavelength Tech может продавать платки и за 3000$ и 30000$, мы же здесь обсуждаем возможные инженерные решения.
Вот и привели бы схемку для демонстрации правильного на Ваш взгляд принципа управления. Например, вот этого:
Цитата(DS_ @ Sep 19 2006, 18:58) *
Обязательно надо разделять стабилизацию тока и оптической мощности по петлям и отслеживать допустимый ток..
DS
Если плясать от Вашей схемы, то надо взять npn транзистор, чтобы управляющее напряжение прилагалось относительно земли, а не питания. Лазер шунтируется обратновключенным Шоттки и НЗ контактами реле.
Реле управляется от триггерной схемы. Убрать пропорицональный канал (резистор), конденсатор зашунтировать ключом.
К эмиттерному резистору подключить компаратор, к питанию тоже. При превышении тока или падении питания надо закорачивать коденсатор ОУ и выключать реле. Включать реле, а затем ключ через некоторое время после нормального уровня питания.
Еще лучше разнести схему на два ОУ - один в генераторе тока, второй - интегратор обратной связи. И между ними ключик на землю, который вырубает генератор тока.
В питании LC фильтр поставить - небольшую индуктивность, чтобы наносекундные пички давила.
Stanislav
Цитата(DS_ @ Sep 19 2006, 21:38) *
Если плясать от Вашей схемы, то надо взять npn транзистор, чтобы управляющее напряжение прилагалось относительно земли, а не питания.
Простите, но, по-моему, Вы недостаточно хорошо разобрались в схеме.
Управляющее напряжение прикладывается именно относительно земли, а не питания.
Можно, конечно, видоизменить схему под n-p-n транзистор, тогда "+" ЛД придётся подключить к Uп. Принципа регулирования, однако, это не изменит. Кроме того, ЛД-ФД пары часто изготавливаются с общим электродом (в данном случае приведён "тип P"), что предполагает подключение этого электрода к общему проводу.

Цитата(DS_ @ Sep 19 2006, 21:38) *
...Лазер шунтируется обратновключенным Шоттки и НЗ контактами реле.
Реле управляется от триггерной схемы. Убрать пропорицональный канал (резистор), конденсатор зашунтировать ключом.
К эмиттерному резистору подключить компаратор, к питанию тоже. При превышении тока или падении питания надо закорачивать коденсатор ОУ и выключать реле. Включать реле, а затем ключ через некоторое время после нормального уровня питания.
Простите, зачем реле??? По-моему, Вы о наносекундах говорили?
Кроме того, о каком превышении тока идёт речь?

Цитата(DS_ @ Sep 19 2006, 21:38) *
...Еще лучше разнести схему на два ОУ - один в генераторе тока, второй - интегратор обратной связи. И между ними ключик на землю, который вырубает генератор тока. В питании LC фильтр поставить - небольшую индуктивность, чтобы наносекундные пички давила.
Ничего не понятно. Лучше всё-таки нарисовать.

Вообще, эскиз схемы, нарисованный в посте #12, повторюсь, демонстрирует только принцип ПИ-регулирования мощностью лазерного диода с помощью ОУ. Если Вы предложите другой принцип - буду рад обсудить.
anv0lk
Вот схемка стабилизации излучения, в данном случае, светодиода. Выдрано из pdf на opt101, но идея понятна думаю будет
Herz
Цитата(anv0lk @ Sep 21 2006, 13:45) *
Вот схемка стабилизации излучения, в данном случае, светодиода. Выдрано из pdf на opt101, но идея понятна думаю будет

Кому? smile.gif Вы хоть понять-то успели, о чём речь идёт?
Ещё бы к закону Ома иллюстрацию привели, чтоли...
Andr2I
Очень содержательно обсуждение интересующего и меня вопроса. Правда у меня задача несколько другая, но тоже связана с лазерным диодом. Изучил довольно много литературы, но остался ряд концептуальных вопросов.
Понятно, что для обесечения долголетия лазера его надо защищать от перегрева (дефформация зеркал), перенапряжения и превышения тока (тоже эффект наверное больше термический). При этом обеспечение постоянной световой мощности, контролируемой петлей фотодиод - источник тока, выходит на первый план (включение и выключение - отдельная песня).
Естественно, что петля обратной связи имеет конечное быстродействие, более того для обеспечения стабильности (отсутствие генерации) это быстродействие предется уменьшить (местные обратные связи). С другой стороны лазерный диод может быть поврежден даже коротким импульсом (проскакивало здесь значение выраженное в наносекундах т.е. порядок 100 МГц). Есть еще опасность попадания в лазер отраженного света (по закону бутерброда зеркальная мыльница попадет под луч и точно отразит назад), в этом случае при фиксированном токе световая мощность возрастет и лазер опять погиб?
Возникает и проблема модуляции - если обратная связь бесконечно быстрая, то модуляции не будет (связь компенсирует все изменения), если медленная, то лазерный диод сгорит. Да и как, интересно, конролировать световую мощность в импульсе 10-20 нс? Петля, как мне кажется, не успеет.
Буду рад услышать Ваше мнение по данному вопросу.
DS
Если ток находится в пределах допустимого по паспорту, лазер не сгорит. Поэтому стабилизация мощности - вещь вторичная. Главное - качественный источник тока, который ни при каких обстоятельствах не позволит току выскочить за допустимые пределы.
Отражение вещь, конечно, тоже серьезная, но тут надо оценивать, сколько может излучения вернуться. Если все 100 %, то надо предусматривать оптику, которая это предотвратит, небольшие блики лазеру не повредят. Зеркало ПП лазера отражает 30-40 %, если я правильно помню, поэтому для существенного изменения мощности надо возвращать сравнимое количество света.
Обратную связь по мощности лучше делать настолько медленной, на сколько позволяет задача.
Andr2I
2DS
А как быть при необходимости модулировать лазер и если импульс проскакивает редко? Достаточно ли будет ограничить ток лазера максимально допустимым и забыть про температуру и прочее? Как в этом случае контролировать оптическую мощность - петля фотодиод-усилитель даст некую интергральную величину, которая очень сильно зависит от скважности импульсов.
У analog.com прочитал, что необходимо задавать два тока - ток смещения (дабы выйти на линейный учаток) и ток модуляции. Но из описания драйвера ADN2871, как я понял, фотодиод управляет только начальной световой мощностью. В идеале, хотелось бы запоминать два уровня световой мощности (ноль и единица) и корректировать их значение в зависмости от температуры и времени жизни лазера. Но даже для импульсов порядка 100 нс эта задача довольно сложная, а для 10 нс еще хуже. Можно конечно интегрировать входной цифровой сигнал и корректировать среднюю световую мощность - если единиц мало, то и средняя мощность меньше, но входной параметр один - средний ток фотодиода, а на выходе два коэффициента - ток модуляции и ток смещения.
DS
Если нужна быстрая и линейная модуляция, то подставка действительно нужна. Иначе включение генерации может запаздывать. В импульсном режиме единственный разумный подход - замерять амплидуту импульса с фотодиода и вносить в ток коррекцию к следующему импульсу. Стабилизировать мощность во время короткого импульса бессмысленно.
Подставку держать сложно. Если высокие требования к силе света - надо использовать внешний модулятор, а лазер использовать в режиме CW.
Andr2I
Что такое "подставка"?

Замерять амплитуду импульса можно, но геморойно - шустрый усилитель + выборка-хранение+(по хорошему) оцифровка +ЦАП. Можно специально микроконтроллер поставить или FPGA. Однако...

Сравнивать среднюю световую мощность с проинтегрированным значением логического входа более привлекательно, но непонятно как.

Маленько еще репу почешу может есть какой выход.
Stanislav
Цитата(Andr2I @ Nov 16 2006, 20:11) *
Что такое "подставка"?
Наверное, это ток, превышающий некий порог, за которым начинается резонансная генерация света.

Цитата(Andr2I @ Nov 16 2006, 20:11) *
...Замерять амплитуду импульса можно, но геморойно - шустрый усилитель + выборка-хранение+(по хорошему) оцифровка +ЦАП. Можно специально микроконтроллер поставить или FPGA. Однако...

Сравнивать среднюю световую мощность с проинтегрированным значением логического входа более привлекательно, но непонятно как.

Маленько еще репу почешу может есть какой выход.
Вы бы задачу конкретизировали - глядишь, выход бы и нашёлся. smile.gif
Andr2I
Задача - запитать лазерный диод для ВОЛС. Возможность работы в непрерывном (требование - стабильность 0,5% в течении 5 часов) и модулированном режиме (модуляция от 10 кГц до 10 МГц, требование - стабильность импульса 5%).
DS
Тогда надо УВХ, микроконтроллер и ЦАП. Только если Вы будете использовать лазер с волокном, для дочности в 5%, не говоря уже о 0.5% надо использовать волоконный ответвитель с фотодиодом, а не внутренний диод лазера. Из-за температурных расширений коэффициент попадания в волокно может серьезно меняться.
Stanislav
Цитата(Andr2I @ Nov 17 2006, 09:03) *
Задача - запитать лазерный диод для ВОЛС. Возможность работы в непрерывном (требование - стабильность 0,5% в течении 5 часов) и модулированном режиме (модуляция от 10 кГц до 10 МГц, требование - стабильность импульса 5%).
А каковы параметры модуляции? Мощность в паузе, длительность импульса?
Andr2I
2Stanislav
Мощность в паузе минимальна. Как я понял ЛД не любят работать без смещения - видимо при импульсе увеличиваются температурные градиенты. Поэтому предполагаю, что это та самая подставка.
Модулированный сигнал - первоначально одиночная единица, а затем (возможно) серия единиц и нулей (кусок ПСП). Длительность единицы и паузы между единицами - от 100 нс до 100 мкс. Время между пачками - десятки миллисекунд.
Andr2I
2Stanislav
На 3-й странице приведен улученный вариант Вашей схемы с R4. Что-то на счет увеличения стабильности работы на ВЧ не понятно.
Как мне представляется, данный резистор будет компенсировать входные токи ОУ (при условии что эти токи одинаковы для + и - входов ОУ), а вот к образованию местной ОС отношения не имеет (более того если играли паразитные емкости монтажа, то теперь по + и - их действие приемно сравняется).

Как Вы считаете применительно к Вашей схеме, ОУ с каким быстродействием будет лучше?
Stanislav
Цитата(Andr2I @ Nov 17 2006, 18:43) *
...Модулированный сигнал - первоначально одиночная единица, а затем (возможно) серия единиц и нулей (кусок ПСП). Длительность единицы и паузы между единицами - от 100 нс до 100 мкс. Время между пачками - десятки миллисекунд.
Дальномер делаете? Или датчик какой-то? smile.gif

Цитата(Andr2I @ Nov 19 2006, 10:30) *
2Stanislav
На 3-й странице приведен улученный вариант Вашей схемы с R4. Что-то на счет увеличения стабильности работы на ВЧ не понятно.
Как мне представляется, данный резистор будет компенсировать входные токи ОУ (при условии что эти токи одинаковы для + и - входов ОУ), а вот к образованию местной ОС отношения не имеет (более того если играли паразитные емкости монтажа, то теперь по + и - их действие приемно сравняется).
Между входами ОУ всегда есть ёмкость. Наличие доп. резистора приводит к уменьшению скорости изменения напряжения между входами, а также уменьшает перегрузку входного каскада при резком изменении тока на входе, что эквивалентно включению корректирующей цепи на входе ОУ. Правда, такой способ не гарантирует устойчивости, если опер "загудел".

Цитата(Andr2I @ Nov 19 2006, 10:30) *
...Как Вы считаете применительно к Вашей схеме, ОУ с каким быстродействием будет лучше?
В принципе, такая схема способна решить Вашу задачу, хотя и должна быть доработана для соответствия конкретным условиям. ОУ потребуется достаточно шустрый, с частотой ед. усиления порядка сотен мегагерц, благо сейчас это не проблема. Возможно также применение трансимпедансного усилителя.
Для того, чтобы осуществить конкретный расчёт, нужны параметры лазера, а также, если это возможно, параметры внутренней ОС.
Andr2I
Цитата
Дальномер делаете? Или датчик какой-то?


Дальномер.

Цитата
Между входами ОУ всегда есть ёмкость. Наличие доп. резистора приводит к уменьшению скорости изменения напряжения между входами, а также уменьшает перегрузку входного каскада при резком изменении тока на входе, что эквивалентно включению корректирующей цепи на входе ОУ. Правда, такой способ не гарантирует устойчивости, если опер "загудел".


Сразу не вспомню, но где-то я встречал такое - "коррекция грубой силой" - возможно Хоровиц, но сейчас поискал не нашел. Но что-то мне не нравится в этом. По моим представлениям устойчивость схемы будет только хуже, поскольку в петле местной обратной связи появится дополнительная интегрирующая RC цепь - дополнительный сдвиг фазы.

Цитата
В принципе, такая схема способна решить Вашу задачу, хотя и должна быть доработана для соответствия конкретным условиям. ОУ потребуется достаточно шустрый, с частотой ед. усиления порядка сотен мегагерц, благо сейчас это не проблема. Возможно также применение трансимпедансного усилителя.


Однако на модели только LM124 не заводится (ORCAD 9.2). У меня складывается представление, что проблема в паре лазер-диод. Их задержка - фазовый сдвиг - генерация. Хочу попробовать с реальными компонентами, но "сикаю" - лазер 100$. Ток ограничил, но при генерации возможно всякое - паразитный LC контур, резонанс и.... Особенно для частот 10-50 МГц.
dinam
Цитата(Andr2I @ Nov 22 2006, 13:17) *
Однако на модели только LM124 не заводится (ORCAD 9.2). У меня складывается представление, что проблема в паре лазер-диод. Их задержка - фазовый сдвиг - генерация. Хочу попробовать с реальными компонентами, но "сикаю" - лазер 100$. Ток ограничил, но при генерации возможно всякое - паразитный LC контур, резонанс и.... Особенно для частот 10-50 МГц.
Я тоже такое замечал. Подаю на лазер ток, а фотодиод начинает генерировать ток через 0.5 микросекунд, если мне память не изменяет.
DS
500 нс - это время развития генерации в лазере, если не было подставки тока. Быстродействие фотодиода - единицы нс, никак не должно влиять на работу петли обратной связи.
Играйтесь для начала с 5 долларовыми лазерами, пока гореть не перестанут. Для начала они у Вас будут гореть по самым разным причинам, не только из-за системы стабилизации. У меня есть знакомые, у которых лазера горели при включении в комнате лампы дневного света.
Stanislav
Цитата(Andr2I @ Nov 22 2006, 10:17) *
Сразу не вспомню, но где-то я встречал такое - "коррекция грубой силой" - возможно Хоровиц, но сейчас поискал не нашел. Но что-то мне не нравится в этом. По моим представлениям устойчивость схемы будет только хуже, поскольку в петле местной обратной связи появится дополнительная интегрирующая RC цепь - дополнительный сдвиг фазы.
Вообще-то, параметры основной цепи коррекции определяются номиналами элементов, включенных в ОС ОУ. Коррекция по входу - дополнительная.
Лучше, конечно, брать опера с выводами цепи коррекции "на улице". Однако, сейчас таких практически не делают, вот и приходится иногда извращаться.
Существенно повысить устойчивость регулирования можно путём приложения запирающего напряжения к фотодиоду (выход датчика при этом также должен быть нагружен на КЗ)..

Цитата(Andr2I @ Nov 22 2006, 10:17) *
...Однако на модели только LM124 не заводится (ORCAD 9.2). У меня складывается представление, что проблема в паре лазер-диод. Их задержка - фазовый сдвиг - генерация. Хочу попробовать с реальными компонентами, но "сикаю" - лазер 100$. Ток ограничил, но при генерации возможно всякое - паразитный LC контур, резонанс и.... Особенно для частот 10-50 МГц.
Схема управдения должна иметь как можно меньшие линейные размеры, и монтироваться с лазером в одном блоке.
Уставку тока "подпорки" можно задавать в обсуждаемой схеме при помощи ЦАП, а для подачи управляющего импульса использовать дополнительную цепь: выход лог. элемента через резстор в точку суммирования токов.
Хотел посоветовать сначала поитраться с "указочными" лазерами, да опередили. smile.gif
Andr2I
2DS
Цитата
Играйтесь для начала с 5 долларовыми лазерами, пока гореть не перестанут. Для начала они у Вас будут гореть по самым разным причинам, не только из-за системы стабилизации. У меня есть знакомые, у которых лазера горели при включении в комнате лампы дневного света.


Совет хороший, но это для шибко трудолюбивых. Я просто на первых парах думаю ограничить максимальный ток раза в 3 меньше номинального. Если будет генерация будем париться, если нет увеличу ток. И вообще на первых парах емкость на 2 мкф повешу с выхода ОУ на его - вход.


2Stanislav
Цитата
Между входами ОУ всегда есть ёмкость. Наличие доп. резистора приводит к уменьшению скорости изменения напряжения между входами, а также уменьшает перегрузку входного каскада при резком изменении тока на входе, что эквивалентно включению корректирующей цепи на входе ОУ.


Я так и понял - ОУ усиливает разность входного сигнала, если разность уменьшается (за счет падения напряжения на доп.резисторе), то это эквивалентно уменьшению коэффициента усиления, но при этом возникает сдвиг фазы (грубо заряд емкости через этот резистор) и как следствие возможность возбуждения (о чем Вы и писали).

Цитата
Вообще-то, параметры основной цепи коррекции определяются номиналами элементов, включенных в ОС ОУ. Коррекция по входу - дополнительная.


Основная цепь коррекции это RC цепь в обратной связи на эмиттерный резистор? Тогда входная емкость и доп.резистор и на нее скажутся (в плане уменьшения запаса устойчивости).


Цитата
Существенно повысить устойчивость регулирования можно путём приложения запирающего напряжения к фотодиоду (выход датчика при этом также должен быть нагружен на КЗ)..


Это за счет уменьшения емкости фотодиода и как следствие уменьшения шума?

Цитата
Уставку тока "подпорки" можно задавать в обсуждаемой схеме при помощи ЦАП, а для подачи управляющего импульса использовать дополнительную цепь: выход лог. элемента через резстор в точку суммирования токов.


Сомневаюсь я на счет возможности работы на высоких (более 10 КГц) частотах. Но если возможно, то придется задавать оба уровня ЦАПами и коммутировать их ключом (или быстрый ЦАП поставить).

Цитата
Хотел посоветовать сначала поитраться с "указочными" лазерами, да опередили.


А есть ли в указочном лазере фотодиод? Может и попробую (после гибели дорогого).
_artem_
Посмотрите документ "Opamp for everyone". Можно скачать с сайта техас инструментс. Там вполне доходчиво написано про устойчивость ОУ. Сдвиг по фазе не только определяется номиналами корректируюших цепочек в цепи обратной связи ОУ а также самим ОУ. То есть Вам надобно оценить коэффициент усиления по цепи обратной связи, диапазон частот обратной связи регулирования мощности лазера и выбирать подходяший ОУ даюший требуемое усиление на максимальной частоте с учетом устойчивости работы .
DS
Дело, конечно, хозяйское, но если Вы с лазерами раньше дела не имели, то он у Вас и с в 3 раза меньшим током умудрится сгореть.
Andr2I
2artem
Спасибо, обязательно посмотрю. Там что-то новое или те же диаграммы Боде? У меня проблема в том, что в цепи ОС стоит элемент, быстродействие которого зависит от тока, протекающего через него. Как это обойти не знаю.
Andr2I
2DS
Как то Ваши слова не повышают моего боевого духа. А где можно купить лазеры по 5 баксов?
DS
Если с фотодиодам - то смотрите запчасти к CD/DVD, без диода - указки.
Herz
Цитата
Хочу попробовать с реальными компонентами, но "сикаю" - лазер 100$.

А какой это лазер Вы собираетесь применять?
Stanislav
Цитата(Andr2I @ Nov 22 2006, 20:46) *
Я так и понял - ОУ усиливает разность входного сигнала, если разность уменьшается (за счет падения напряжения на доп.резисторе), то это эквивалентно уменьшению коэффициента усиления, но при этом возникает сдвиг фазы (грубо заряд емкости через этот резистор) и как следствие возможность возбуждения (о чем Вы и писали).
Основная ёмкость - это ёмкость фотодиода, и сдвиг фазы в петле ОС будет и с резистором, и без него. Но у схемы с резистором усиление на ВЧ ниже, что и повышает устойчивость.

Цитата(Andr2I @ Nov 22 2006, 20:46) *
Цитата
Вообще-то, параметры основной цепи коррекции определяются номиналами элементов, включенных в ОС ОУ. Коррекция по входу - дополнительная.

Основная цепь коррекции это RC цепь в обратной связи на эмиттерный резистор? Тогда входная емкость и доп.резистор и на нее скажутся (в плане уменьшения запаса устойчивости).
Я не совсем правильно выразился - коррекция по входу относится только к регулятору, а RC в ОС - ко всей системе автоматического регулирования. Так, например, ОУ может будиться и "сам по себе", даже без учёта ОС по световому потоку, и коррекция по входу уменьшает вероятность такого самобуда.
Правда, коррекцию можно сделать и по-другому...

Цитата(Andr2I @ Nov 22 2006, 20:46) *
Цитата
Существенно повысить устойчивость регулирования можно путём приложения запирающего напряжения к фотодиоду (выход датчика при этом также должен быть нагружен на КЗ)..
Это за счет уменьшения емкости фотодиода и как следствие уменьшения шума?
Ну, шум вряд ли сильно уменьшится, а вот ёмкость - уменьшится.

Цитата(Andr2I @ Nov 22 2006, 20:46) *
Цитата
Уставку тока "подпорки" можно задавать в обсуждаемой схеме при помощи ЦАП, а для подачи управляющего импульса использовать дополнительную цепь: выход лог. элемента через резстор в точку суммирования токов.
Сомневаюсь я на счет возможности работы на высоких (более 10 КГц) частотах. Но если возможно, то придется задавать оба уровня ЦАПами и коммутировать их ключом (или быстрый ЦАП поставить).
Почему сомневаетесь?
У любого быстрого ЦАПа есть глитчи - неприятный звон на выходе. Может быть фатальным

Цитата(Andr2I @ Nov 22 2006, 20:46) *
Цитата
Хотел посоветовать сначала поитраться с "указочными" лазерами, да опередили.

А есть ли в указочном лазере фотодиод? Может и попробую (после гибели дорогого).
Честно говоря, не знаю, не разбирал. Однако, в магазинах лежат трёх-, реже - четырёхвыводные ЛД рублей по 300-500. Мне казалось, что такие и стоят в указках.
А зачем сначала жечь дорогой? Всему своё время... smile.gif

Цитата(Andr2I @ Nov 22 2006, 21:17) *
2artem
Спасибо, обязательно посмотрю. Там что-то новое или те же диаграммы Боде? У меня проблема в том, что в цепи ОС стоит элемент, быстродействие которого зависит от тока, протекающего через него. Как это обойти не знаю.
В цепи какой ОС? По световому потоку?
DS
Stanislav, емкостью встроенного в лазер диода, я думаю вполне можно пренебречь - даже без смещения она будет сравнима с входной емкостью ОУ - немолько пф. Хотя смещение, конечно, желательно подавать.
Stanislav
Цитата(DS @ Nov 23 2006, 12:37) *
Stanislav, емкостью встроенного в лазер диода, я думаю вполне можно пренебречь - даже без смещения она будет сравнима с входной емкостью ОУ - немолько пф. Хотя смещение, конечно, желательно подавать.
Ну, у хорошего ОУ ёмкость - меньше пики, если склероз не изменяет. А влияние выходной ёмкости диода можно минимизировать, используя каскад с ОБ, как показано на рисунке:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Здесь Uзап - запирающее смещение. Базу нужно "заземлить" по переменному току на -U.
DS
Порядка пики - только у некоторых, и то между + и - входами. Между землей и входом обычно 6 -8, редко 4. При таких емкостях и небольшом сопротивлении в обратной связи, все будет ограничиваться полосой ОУ, а не входной емкостью и/или емкостью диода.
Andr2I
2Herz
Сейчас под руками нет названия и данных, но по памяти 1 мВт, 40 мА, для фотодиода - 500 мкА, 20 пФ.

2Stanislav
Цитата
Основная ёмкость - это ёмкость фотодиода, и сдвиг фазы в петле ОС будет и с резистором, и без него. Но у схемы с резистором усиление на ВЧ ниже, что и повышает устойчивость.


Я с Вами согласен. Скорее всего это все "ловля блох". И если подвесить емкость 1Н с выхода ОУ на его - вход будет еще стабильнее, но в плане быстродействия...

Цитата
Почему сомневаетесь?
У любого быстрого ЦАПа есть глитчи - неприятный звон на выходе. Может быть фатальным.


Сомневаюсь, поскольку вижу на модели либо завал фронтов (LM124) или генерацию (для более быстродействующих).
На счет глитчей - золотые слова. Даже при моделировании после подачи ступеньки виден либо звон, либо завал фронтов. От параметров RC цепи сильно зависит.

Цитата
В цепи какой ОС? По световому потоку?


Да по световому потоку. Откуда думаю и все проблемы (пока теоретические). А так я ОУ и на 10-50 МГц наблюдал - все работает, правда на прямоугольниках обычно со звоном.

Цитата
А влияние выходной ёмкости диода можно минимизировать, используя каскад с ОБ


Для низких частот это не нужно, а на высоких может дать дополнительный сдвиг фазы. Конечно уменьшение емкости уменьшит усиление ВЧ шума ОУ. Но с другой стороны, как я понимаю, фотодиод при изменении фототока все равно сначала будет перезаряжать этим же током свою емкость, а уж потом менять ток коллектора. Да и работать транзистор будет в режиме микротоков - по частоте сильно не разгонишься. Пока для меня это спорное решение.
Stanislav
Цитата(DS @ Nov 23 2006, 14:12) *
Порядка пики - только у некоторых, и то между + и - входами. Между землей и входом обычно 6 -8, редко 4. При таких емкостях и небольшом сопротивлении в обратной связи, все будет ограничиваться полосой ОУ, а не входной емкостью и/или емкостью диода.
Не уверен. Здесь от количественных соотношений всё зависит. Например, есть ОУ с common-mode ёмкостью порядка 1 пФ (у AD видел когда-то), а ёмкость фотодиода - думается, порядка 10 пФ. Более точно можно сказать, узнав параметры лазера (и его фотодетектора).
Andr2I
Цитата
Порядка пики - только у некоторых, и то между + и - входами. Между землей и входом обычно 6 -8, редко 4. При таких емкостях и небольшом сопротивлении в обратной связи, все будет ограничиваться полосой ОУ, а не входной емкостью и/или емкостью диода.


На модели у меня так и получается. При R=1K (C=2мкФ) наиболее стабильно и фронты определяются только самим ОУ.

Цитата
Более точно можно сказать, узнав параметры лазера (и его фотодетектора).


Емкость 20пФ, рабочий ток 500 мкА.
Stanislav
Цитата(Andr2I @ Nov 23 2006, 14:39) *
Порядка пики - только у некоторых, и то между + и - входами. Между землей и входом обычно 6 -8, редко 4. При таких емкостях и небольшом сопротивлении в обратной связи, все будет ограничиваться полосой ОУ, а не входной емкостью и/или емкостью диода.
Ещё задержку в системе лазер-фотодетектор сбрасывать со счетов нельзя. Собственная задержка "быстрого" ОУ может быть существенно меньше.

Цитата(Andr2I @ Nov 23 2006, 14:39) *
На модели у меня так и получается. При R=1K (C=2мкФ) наиболее стабильно и фронты определяются только самим ОУ.
Что-то ёмкость велика больно... Для хорошего ОУ и задержки ОС по световому потоку 1-2 нС она должна составить единицы-десятки пикофарад.

Цитата(Andr2I @ Nov 23 2006, 14:39) *
Цитата
Более точно можно сказать, узнав параметры лазера (и его фотодетектора).

Емкость 20пФ, рабочий ток 500 мкА.
Ага, теперь более понятно.
Думается, лучше всё же использовать схему на транзисторе, или применить быстродействующий усилитель с токовым входом (у AD такие есть).
Andr2I
2Stanislav
Цитата
Что-то ёмкость велика больно... Для хорошего ОУ и задержки ОС по световому потоку 1-2 нС она должна составить единицы-десятки пикофарад.


При малых емкостях для длинных импульсов (100мкс) наблюдается наклон полок (типичная картина дифференцирования - игла-спад).

Цитата
Ага, теперь более понятно.
Думается, лучше всё же использовать схему на транзисторе, или применить быстродействующий усилитель с токовым входом (у AD такие есть).


Это параметры реального лазера, а моделирую я с чем нашел (параметров не знаю, но сейчас попробую померить).
Схема на тразисторе - это с общей базой?
А чем поможет токовый вход? Более высоким быстродействием ОУ?
Andr2I
2Stanislav
Емкость фотодиода модели 5-7 пФ.
Stanislav
Цитата(Andr2I @ Nov 23 2006, 14:58) *
При малых емкостях для длинных импульсов (100мкс) наблюдается наклон полок (типичная картина дифференцирования - игла-спад).
Игла апериодическая? Или процесс носит колебательный характер?
И в каком конкретно месте Вы её видите?

Цитата(Andr2I @ Nov 23 2006, 14:58) *
Это параметры реального лазера, а моделирую я с чем нашел (параметров не знаю, но сейчас попробую померить).
Схема на тразисторе - это с общей базой?
А чем поможет токовый вход? Более высоким быстродействием ОУ?
Тем, что в усилителе с токовым входом входные транзисторы также включены с ОБ, и тау входной цепи, вследствие этого, малО. Это избавляет от необходимости использовать внешнюю схему.
Stanislav
Простите, пропустил этот Ваш пост.

Цитата(Andr2I @ Nov 23 2006, 14:22) *
Цитата
Основная ёмкость - это ёмкость фотодиода, и сдвиг фазы в петле ОС будет и с резистором, и без него. Но у схемы с резистором усиление на ВЧ ниже, что и повышает устойчивость.
Я с Вами согласен. Скорее всего это все "ловля блох". И если подвесить емкость 1Н с выхода ОУ на его - вход будет еще стабильнее, но в плане быстродействия...
Не будет. Скорее всего, получится генератор, или звон будет сильным. Пропорционально-интегрирующая цепочка ставится не зря - ограничивается глубина ООС на ВЧ.

Цитата(Andr2I @ Nov 23 2006, 14:22) *
...Сомневаюсь, поскольку вижу на модели либо завал фронтов (LM124) или генерацию (для более быстродействующих).
Генерация - скорее всего, из-за неправильных параметров цепи ОС (слишком велик резистор).

Цитата(Andr2I @ Nov 23 2006, 14:22) *
На счет глитчей - золотые слова. Даже при моделировании после подачи ступеньки виден либо звон, либо завал фронтов. От параметров RC цепи сильно зависит.
Нет, глитчи - это нелинейный импульсный процесс на выходе ЦАП, связанный с неодновременностью переключения его коммутирующих элементов. Правда, в современных ЦАП этот эффект значительно уменьшен.

Цитата(Andr2I @ Nov 23 2006, 14:22) *
...А так я ОУ и на 10-50 МГц наблюдал - все работает, правда на прямоугольниках обычно со звоном.
ОУ нужно выбирать с большей частотой ед. усиления, навскидку, не менее 200 МГц. Скорость нарастания вых. сигнала - тоже соответствующую: с этим может быть связана масса проблемм.

Цитата(Andr2I @ Nov 23 2006, 14:22) *
Цитата
А влияние выходной ёмкости диода можно минимизировать, используя каскад с ОБ

Для низких частот это не нужно, а на высоких может дать дополнительный сдвиг фазы. Конечно уменьшение емкости уменьшит усиление ВЧ шума ОУ. Но с другой стороны, как я понимаю, фотодиод при изменении фототока все равно сначала будет перезаряжать этим же током свою емкость, а уж потом менять ток коллектора. Да и работать транзистор будет в режиме микротоков - по частоте сильно не разгонишься. Пока для меня это спорное решение.
Всё не так. Тау цепи будет малО, поэтому, сдвиг фазы в цепях ООС уменьшится.
И почему микротоков? 500 мкА - это далеко не микроток.
Andr2I
2Stanislav
Цитата
Игла апериодическая? Или процесс носит колебательный характер?
И в каком конкретно месте Вы её видите?


Ну игла сильно сказано. Что-то похожее но гораздо шире вижу при изменении напряжения управления - фронт и спад проходят, а горизонтальные части заваливаются. Процесс для LM124 - апериодический, для OPA602 - колебательный характер.

Цитата
Не будет. Скорее всего, получится генератор, или звон будет сильным. Пропорционально-интегрирующая цепочка ставится не зря - ограничивается глубина ООС на ВЧ.


На моделе на заводится при изменении емкости от 0,1пФ до 1 мкФ. Звона нет, но фронты заваливаются.

Цитата
Генерация - скорее всего, из-за неправильных параметров цепи ОС (слишком велик резистор).


Резистор 1К - куда меньше?

Цитата
Нет, глитчи - это нелинейный импульсный процесс на выходе ЦАП, связанный с неодновременностью переключения его коммутирующих элементов. Правда, в современных ЦАП этот эффект значительно уменьшен.


Вроде, в оригинале, глитчи это "иголки", возникающиее при коммутации логических элементов с различным быстродействием (асинхронная схема). Соласен, что звон называть иголкой не хорошо, но в данном случае мысль была об опасности выбросов по току питания лазера в независимости от природы выброса. А что касается звона ЦАП (иголок), так там на выходе обычно емкость прикручивают. Что касается природы этих иголок, то тут вообще спорный вопрос - неодновременность переключения или несогласованность линии для каждого разряда.

Цитата
ОУ нужно выбирать с большей частотой ед. усиления, навскидку, не менее 200 МГц. Скорость нарастания вых. сигнала - тоже соответствующую: с этим может быть связана масса проблемм.


Частота единичного усиления была 300МГц (AD8061).

Цитата
Всё не так. Тау цепи будет малО, поэтому, сдвиг фазы в цепях ООС уменьшится.
И почему микротоков? 500 мкА - это далеко не микроток.


На счет тау цепи согласен. А как в плане стабильности - базовый ток плавает - ошибка в определении световой мощности.
Stanislav
Цитата(Andr2I @ Nov 23 2006, 20:19) *
2Stanislav
Цитата
Игла апериодическая? Или процесс носит колебательный характер?
И в каком конкретно месте Вы её видите?

Ну игла сильно сказано. Что-то похожее но гораздо шире вижу при изменении напряжения управления - фронт и спад проходят, а горизонтальные части заваливаются. Процесс для LM124 - апериодический, для OPA602 - колебательный характер.
Надо бы схему и диаграммки посмотреть, а то так непонятно.

Цитата
ОУ нужно выбирать с большей частотой ед. усиления, навскидку, не менее 200 МГц. Скорость нарастания вых. сигнала - тоже соответствующую: с этим может быть связана масса проблемм.


Цитата(Andr2I @ Nov 23 2006, 20:19) *
...Частота единичного усиления была 300МГц (AD8061).
ОУ посмотрел - на первый взгляд, примерно то, что надо.
А Вы моделируете в симуляторе или "в натуре"?

Цитата(Andr2I @ Nov 23 2006, 20:19) *
На счет тау цепи согласен. А как в плане стабильности - базовый ток плавает - ошибка в определении световой мощности.
Ну, она будет менее процента, да и всё равно калибровать придётся...
Andr2I
2Stanislav

Цитата
ОУ посмотрел - на первый взгляд, примерно то, что надо.
А Вы моделируете в симуляторе или "в натуре"?


Пока только моделирую в ORCAD9.2 (PSpice). Но буду пробовать в железе. А усилитель этот я в другой задаче уже тряс - прямоугольники и синус хорошо усиливает. Правда там на выходе транзистора не было.

Кроме того, думаю не туда я смотрю... Все монстры (TI, Analog, MAX) свои драйверы стьабилизируют на постоянном токе (параллельно фотодиоду емкость 1Н и после токового зеркала еще 1мкФ). Что они дураки? Может и мне взять медленный прецизионный операционник, задавить его усиление на частоте выше 100 Гц и "мама не горюй".
Stanislav
Цитата(Andr2I @ Nov 23 2006, 22:26) *
Пока только моделирую в ORCAD9.2 (PSpice). Но буду пробовать в железе. А усилитель этот я в другой задаче уже тряс - прямоугольники и синус хорошо усиливает. Правда там на выходе транзистора не было.
С транзистором особых проблем не будет (если, конечно, он достаточно быстродействующий) - повторитель по отношению к ОС всё-таки.

Цитата(SM @ Nov 24 2006, 00:58) *
...Кроме того, думаю не туда я смотрю... Все монстры (TI, Analog, MAX) свои драйверы стьабилизируют на постоянном токе (параллельно фотодиоду емкость 1Н и после токового зеркала еще 1мкФ). Что они дураки? Может и мне взять медленный прецизионный операционник, задавить его усиление на частоте выше 100 Гц и "мама не горюй".
Не представляю, о чём идёт речь, но с медленным опером ни о каких 100 нС мечтать не приходится.
Вы бы схему модели выложили - думаю, можно было бы её "довести до ума".
Andr2I
2Stanislav
Цитата
С транзистором особых проблем не будет (если, конечно, он достаточно быстродействующий) - повторитель по отношению к ОС всё-таки.


Вот как раз у меня эмиттерный повторитель несколько лет назад и "звенел". Кончилось добавкой резистора в цепь коллектора. Я так понимаю (задним умом, там и монтаж "помог").

Цитата
Не представляю, о чём идёт речь, но с медленным опером ни о каких 100 нС мечтать не приходится.


Думаю сделать два медленных регулятора и один коммутировать.
Сигнал с фотодиода синхронно коммутировать ключами (после усилителя) на их входы, в зависимости от передаваемых данных.
Но тоже не очень нравится.

Цитата
Вы бы схему модели выложили - думаю, можно было бы её "довести до ума".


Так схема практичеки Ваша. Лазер взял для какого была модель. Моделирую больше для понимания - к реальному лазеру отношения не имеет и расчет RC - только нулевое приближение. Очень беспокоят выбросы тока лазера при фронтах и спадах сигнала. Хотелось бы и корроткий импульс и без звона. Как правило, у реальных схем звона еще больше.
Интересно, что задавить быстродействие Вашей схемы не получается. Вешал емкость и параллельно ОУ и параллельно база-коллектор - фронты меняются, а сигнал не интегрируется. Когда поставил 22мкФ пошла НЧ генерация. Интересно, существуют сейчас ОУ с внешней коррекцией? или с большим запасом по фазе (что бы были стабильны при -20дБ усилении)?
Если есть желание и PSpice, могу файл схемы выслать или выложить.
Для просмотра полной версии этой страницы, пожалуйста, пройдите по ссылке.
Invision Power Board © 2001-2025 Invision Power Services, Inc.