Подскажите, пожалуйста, кто-нибудь простенькую схему накопления заряда на конденсаторе. скорость заряда должна зависеть от входного импульсного сигнала. После снятия импульса, конденсатор должен удерживать заряд.

не понял...

[quote name='Mc_off' date='May 20 2008, 17:10' post='414199']
не понял...
[/quot

Конденсатор должен заряжаться напряжением входного импульса. Амплитуда импульса разная (от единиц милливольт до единиц вольт). То есть чем больше амплитуда, тем, соответственно, быстрее должен заряжаться конденсатор. Причем необходимо, чтобы конденсатор при этом накапливал заряд. При достижении заряда конденсатора порогового значения (например 2В), конденсатор разрядить. Есть АЦП, которым можно измерить напряжение на конденсаторе и разрядить его. Основная проблема в накоплении заряда.

А может,... интегратор нам поможет?

Пробую с интегратором. Длительность входного импульса единицы миллисекунд. И если амплитуда импульса десятки милливольт, то конденсатор практически не заряжается. Необходимо, чтобы конденсатор "улавливал" такие импульсы

А сопротивление резистора и/или емкость конденсатора поменять? Попробуйте... Есть вероятность, что поможет...

А операционник уже никак не применить?
Вообще я не понимаю, чего хочет автор этого сочинения.
Хоть бы объяснил по человечески, ну или рисунок накидал, чё на входе и чё хочется на выходе. А то сиди гадай...

[quote name='MrYuran' date='May 21 2008, 11:20' post='414598']
А операционник уже никак не применить?
Вообще я не понимаю, чего хочет автор этого сочинения.
Хоть бы объяснил по человечески, ну или рисунок накидал, чё на входе и чё хочется на выходе. А то сиди гадай...
[/quote

Вообще нужно измерять дозу радиации. Конкретнее, ток фотодиода. Импульсы тока разные по амплитуде и длительности,соответственно доза тоже будет различной. поэтому нужно накапливать заряд до определенного уровня напряжения, который соответствует определенной дозе. Сначала импульсы тока преобразуются в импульсы напряжения с помощью операционника, а затем должно идти накопление заряда

Уважаемый автор! Может есть другие форматы кроме *.bmp?
Так в чем же проблема?

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.

А если на вход конденсатор добавить, то требования к быстродействию снизятся...

В какое место?

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)

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.

Там написано...

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).

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

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



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

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.

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:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

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.

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

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..

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.

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...

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?

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.

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.



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

Выбор ad8541 безусловно неадекватен.

Добавлю: ключ я бы сделал из двух последовательно-включенных ПТ, с резистором на землю в их общей точке.

А смысл ?

Радикально уменьшается утечка ч/з закрытый ключ.

Оно конечно да, но для миллисекунд, думаю, еще не актуально - пролезание импульса через затвор будет больше чем накопление на токе утечке канала. Особенно, если есть заземляемая подложка.

Сейчас и "фемтоамперных" полно. Только выбирать нужно аккуратно - другие характеристики могут оказаться никудышними.
Входы у них, кстати, делаются на МОП-транзисторах.


Конечно, схему можно и нужно улучшать. Я только нарисовал эскиз, чтобы показать принцип, как это нужно делать в моём понимании. Уж больно у автора темы конструкция крива (без обид)...
Импульс сброса, кстати, особо не помешает. Просто на него нужно сделать поправку - и вуаля.

ЗЫ. Вообще-то, автор темы с 1 мс времени накопления, похоже, дал маху. Зачем тогда пикоамперы на фоне десятков наноампер измерять?

С инжекцией заряда тоже придется бороться- никуда не денешься, но автору нужно копить заряд, насколько я понял, за достаточно большой промежуток времени, а сбрасывать его- перед очередным циклом. Емкость конденсатора при этом предполагается значительная, я думаю, хотя это зависит, разумеется, и от датчика и от проч. условий. Влияние инжектируемог заряда при этом может быть и не очень существенным, да и систему после сброса можно скомпенсировать по остаточному напряжению на выходе интегратора.

По-моему, особо не нужно. Её просто надо учесть - у Автора темы система пороговая: выросло напряжение на выходе до опеделённой величины - потом сбросил. Порог просто нужно сместить на необходимую величину - и всё. Кстати, эта она будет точно известна в каждом цикле - по окончании импульса сброса на выходе ОУ установится именно такое напряжение. Измерил, внёс поправку - и все дела. Правда, если делать ключ по Вашему рецепту, может понадобиться двуполярное питание.
Вот с утечками, действительно, побороться стОит. Там и топология платы должна быть соответствующая. А измерительные цепи иногда делают даже "на столбиках".

ЗЫ. Посчитал: при токе 10 пА заряд кондёра в 1 нФ до 2-х вольт будет происходить аж 200 секунд. Никакими миллисекундами и не пахнет. А ёмкость маленькую брать нежелательно - может ухудшится точность.

В этом случае без этого уже не обойтись. Мы применяли штырьки на фторопластовых основаниях, которые вклеиваютсяв плату. Вывод ОУ, конденсатора и ключа- объемным монтажем к этому штырьку.


Вот насчет этого я испытываю скептицизм- чтобы действительно гарантировать фА вх. токи ОУ, их нужно, как минимум, контролировать в производстве. А это само по себе весьма непросто. а стало быть, недешево. Т.е. это реализуемо, и определенные ОУ действительно этому соответствуют, но, думаю, не дешевые и далеко не в массе.

Ну, это я для красного словца сказал. Токи там - десятки-сотни фемтоампер максимум. Например, AD549L - довольно старый девайс, но его до сих пор производят.

Я ошибся насчёт технологии. Счас посмотрел - у "рекордных" по входным токам ОУ на входе всё-таки полевики с p-n переходом. У МОП почему-то входные токи получаются бОльшими.

Насколько помню, его делают только в военном варианте. И, разумеется, только в металле.

При таком времени надо измерять - сбрасывать. Особенно, если облучение импульсное и можно привязаться по времени к импульсу. Тогда надо на порядки менее прецизионную схему городить. 200 сек при таких токах - для настоящих джедаев работа И тут уже и 1/f, и дрейфы, и еще много чего попрет - а вот ради чего - непонятно.

Темновой ток при нулевом смещении практически такой же как и при обратном смещении.
А для динамического диапазона смещение полезно.
Tак что я согласен с proxy насчет смещения.

Rail-Rail для данного случая не обязателен.
Параметры оу значительно ухудшаются при сигналах с уровнями земли или питания.
Рабочую точку лучше выбрать не нулевой а равной половине питания.
Это позволит применить компенсацию темнового тока.

В качестве ключа рекомендую КП303Е, знаю что их применяли в прецизионных интегрирующих вольтметрах. Хотя сейчас возможно есть и лучше.

Итого примерная схема:Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Есть более технологичный способ - охранные кольца в каждом слое.
При напряжении смещения единицы - десятки микровольт этого достаточно.

Ну, и нормально. На столбики легче ставить. Да и Автор темы с излучением каким-то работает. Так что применение такого опера может быть вполне оправданным, если денек хватает.
А купить - не проблема.
http://www.efind.ru/icsearch/?search=AD549L

Есть ещё неплохие кандидаты:
OPA129
LMC6001
Ну, и ващще фантастика:
LMP7721.

Да с чего бы это?
Может, стоит вспомнить формулу тока через диод:


Куда девать прикажете? И, особенно, его зависимость от температуры и от времени, по мере старения диода?
А вот в "моей" схеме темнового тока не будет вовсе. Потому, что разность потенциалов на выводах диода будет равна напряжению смещения ОУ, которую легко можно привести к 0В внешним подстроечным резистором (лучше всего, как я и писал, по входу "+" ОУ, но тогда потребуется ещё и отрицательный источник питания).
А я вот не согласен. Потому, что фоточувствительные диоды могут быть разными. Для p-i-n смещение необходимо, но и пикоамперные токи ими измерить невозможно, если в азот не окунать. А для обычных, с p-n переходом, смещение применять вообще нельзя.
Короче говоря, как написал ув. DS, всё от типа датчика зависит. Подождём, что автор темы по этому поводу сообщит.

Автор темы поставил условие: напряжение питание 3,3В.
Для такого питания rail-to-rail ОУ обязателен.

Ну, это понятно. Двуполярное питание лучше, кто б спорил. Или средняя точка.
Но полевик в последнем случае придётся поискать.

Беда в том, что темновой ток при налисии обратного смещения имеет сильную зависимость от температуры. Поэтому, Ваше предложение выливается в необходимость сооружать для датчика ещё и термостат.
И схему Вашу, по тем же причинам, нельзя записать в разряд удачных.

Ещё порекомендую из отечественных КП305. Проверял сам: заряд, перенесённый на висящий в воздухе вывод затвора с помощью пальца, за сутки изменялся примерно на 10% в комнатных условиях. Думаю, утечки по воздуху были больше, чем через изоляцию затвора. Сопротивление запертого канала также очень велико: по результатам длительного измерения, оно составило более 10^12 Ом (точнее оценить при помощи примитивного оборудования не получилось - это ещё в студенческие годы было).
Применение транзисторов КП303Е вызывает большое сомнение. Нигде не нашёл ток утечки затвора. Сам из применял, и не думаю, что в запертом состоянии переход будет пропускать менее долей наноампера, но о пикоамперах там речь не идёт.

Дык, автор темы этого и хочет, вроде.
Особого смысла в прерывистом измерении не вижу - те же бельцы, только в профиль.
Ну, это, опять же, к maxim_P вопрос. Может, задачу сформулирует грамотно, тогда можно будет ответить определённо...
Это уж точно. Но и тема соответствующая. Жаль, что её автор пока ещё настоящим джедаем себя не ощутил.

Не волнует это всё, если утечки достаточно малы. Точность, как я понял по постам maxim_P, очень уж особенная не требуется, а выход опера, если кондёр достаточно велик, "никуда не денется" - там 100% обратная связь.

Ну, это понятно.
Но на столбиках, видимо, делать всё равно придётся, если хотим измерять пикоамперы.
О! Если речь идёт о таком смещении, то я даже не против.
Только толку от него - чуть.
Поле перехода, если не забыл, может составлять величину порядка десятков-сотен вольт на мм. Микровольты на этом фоне смотрятся весьма впечатляюще.
Тем более, что опер, предложенный Вами, имеет дрейф нуля до 7 мкВ/С.

Если же речь идёт о p-i-n приборах, то дрейфовая скорость носителей при таких напряжениях будет ничтожной, и рекомбинация носителей будет идти в полный рост, практически так же, как и без этих напряжений.


Извините, пожалуйста, если я был не слишком корректен с Вами.

Немного по существу вопроса.
Фотоэффект существует в любом полупроводнике, чистом. Фоторезисторы на чистых полупроводниках и основаны.
Фотодиод задуман, как средство, повышающее отношение С/Ш по сравнению с фоторезистором. Там в зоне генерации зарядов существует сильное поле, которое растаскивает электрон-дырочные пары, не предоставляя большинству из них возможности соития.
Высокоэнергетический фотон способен вышибить электроны из оболочек нескольких атомов, грубо говоря. Поэтому, эффективность полупроводниковых детекторов по отношению к энергии поступающих фотонов должна расти. Я сам наблюдал появление микро-эдс, возникающую в обычном кремниевом диоде в пластмассовом корпусе с приближением его к радиоисточнику. А в обычных КД522 фотоэффект представлен в полный рост (нахрена их только в прозрачном корпусе делают? Стекло надо бы зачернить. Однажды засаду с этим поимел, пока не докумекал, что к чему...).
Есть детекторы, которые могут производить видимое в темноте глазом свечение даже при прохождении одного высокоэнергетического фотона.
Прошу прощенья за некоторый оффтоп.

Возвращаясь к теме... А если на входе включить преобразователь ток-напряжение, а за ним несколько параллельных интеграторов с разными постоянными - может полегче будет?

Подитожу - если автору нужны более конкретные ответы, пусть подробно, насколько может, опишет приемник и источник излучения. Тогда можно будет говорить о том, поччему такой или иной способ лучше. Пока мы мажем вилами по воде.

Вот Вам первая попавшаяся статья насчет темнового тока с картинками.
AN
а это из даташита на SFH 229 Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Будете продолжать настаивать на нулевом темновом токе?

А обосновать?

Не нашел я такого условия, пример реализации условием в явном виде не является.

Если нет условия 3.3В, то и проблем с полевиком гораздо меньше.

Ну это автор темы должен решать, если нужны параметры, то почему бы и нет.
В случае применения термостата на элементах Пельтье можно ещё и температуру несколько понизить, и тем самым, кроме стабилизации темнового тока ещё и значительно его уменьшить.
Если же это карманный индикатор, тогда да.
Автор ?

Это ж набросок за пять минут, там кстати маленькая ошибочка: диод лучше между питанием и инвертирующим входом включить.

Вы не поняли, это напряжение смещения операционника, а не диода.
Если охранное кольцо подключено к неинвертирующему входу и напряжение на инвертирующем входе отличается всего на десятки мкв, то ток утечки будет очень мал, единицы пикоампер.

Нажмите для просмотра прикрепленного файлаНажмите для просмотра прикрепленного файла

А Вы его хоть читали ? В формуле 4, которая для случая V=0 темновой ток как раз и отсутствует.

А зачем формулы читать? Вроде бы трезвым лицам и так должно быть ясно, что диод это не батарейка...


Так и делается в DDC112 и т.п.
Еще добавить хочется, что чем меньше габариты конденсатора, тем меньше его разряд, вызванный тем же излучением...