Замер Напряжения (Тока) С Фотоумножителя

[SpaceQuester]

Всем привет!

Есть следующая проблема. Фотоумножитель Hamamatsu R7600U после замера фотонов выдаёт напряжение от 0 до минус 40 Вольт. (Соответственно ток от 0 до 0.1 mA). Вот его даташит: https://www.hamamats...U_TPMH1317E.pdf

Что бы померять его отрицательное напряжение, оно пропускается через инвертирующую схему ОУ:

Хотелось бы видеть именно такую характеристику вольтажа, т.е. из -40 Вольт делаем падение напряжения до -5 Вольт, и затем -5 Вольт инвертируем до +5. (Вольтаж от 0 до +5 Вольт далее меряется Ардуиной).

Всё было бы идеально, если бы не одно "но": внутреннее сопротивление фотоумножителя 2-3 МегаОма. Поэтому, если мы учтём это на схеме, получается вот такой вольтаж:

Т.е. лимит не до +5 Вольт получился, а до милиВольт. И съехала точка нуля. Что совершенно не подходит.

Прошу помощи, как расчитать схему инвертора с учетом огромного внутренного сопротивления ФЭУ, что бы на выходе был предел до +5 Вольт. Т.е. происходила корректная инверсия вольтажа из -40 Вольт в +5 Вольт, как на первой схеме.

Спасибо.

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[o_l_e_g]

Нужно искать высоковольтные ОУ с КМОП входами, включив повторителем, или придумывать подобный каскад .

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[J_Ohm]

Дело в том, что для LM324 минимально гарантированная разность между напряжениями выхода и "-" питания составляет 20мВ. У других ОУ в основном значительно больше - 1,5-2В. Если 20мВ критичны, нужно подать на "-" питания дополнительный источник отрицательного напряжения или поискать другой ОУ с лучшим качеством rail-to-rail по выходу, не забывая про входы. Можно также сместить через неинвертирующий вход ОУ на +30мВ напряжение по выходу, и потом учитывать это смещение.

Изменено 26 февраля, 2016 пользователем J_Ohm

[Реклама]

Выбираем схему BMS для заряда литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ очень важен контроль процесса заряда и разряда для избегания воздействия внешнего зарядного напряжения после достижения 100% заряда. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список таких решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[Yurkin2015]

Непонятно, почему у Вас 0 ... -40В ?

Фотоумножители выдают ток, пропорциональный попадающему свету.

Надо сделать преобразователь ток-напряжение как на картинке.

Если максимальный ток 0.1мА и хочется 5В на выходе, то резистор R1 = 50кОм. Операционник любой, работающий от 0 входного напряжения и могущий выдать близко к 0 выходное напряжение, т.к. при темновом токе 20нА выход будет 1мВ.

Ну, либо двухполярное питание соорудить.

Либо неинвертирующий вход сдвинуть малёк вверх.

Вобщем, есть варианты.

Изменено 26 февраля, 2016 пользователем Yurkin2015

[SpaceQuester]

Непонятно, почему у Вас 0 ... -40В ?

Ну просто видим пока такое напряжение, играемся с ним. Напряжение проще всего мультиметром померять.

Схема у вас правильная, такую и хотелось бы внедрить.

Но я пытаюсь её у себя в TINA-9 повторить, получается полная фигня:

Нет линейной зависимости тока от напряжения

[Yurkin2015]

Схема у вас правильная

Я очень рад!

Эти элэмки хотят двухполярное питание для симуляции.

[J_Ohm]

Это похоже на глюк симулятора, а не микросхемы. Надо не забывать обозначать общий провод.

[SpaceQuester]

Это похоже на глюк симулятора, а не микросхемы. Надо не забывать обозначать общий провод.

Мда..... Стоило добавить землю, и всё заработало в моём варианте:

Чудеса!

P.S.: однополярник кстати

Изменено 26 февраля, 2016 пользователем SpaceQuester

[SpaceQuester]

А теперь следующий вопрос - как сделать защиту, если ФЭУ выдаст ток больше 0.1mA? Диодами Шоттки? Куда их воткнуть?

[Yurkin2015]

Так прямо на вход и ставьте.

Хотя у LM324 уже встроена защита от отрицательных напряжений ниже -0.3В, и она терпит входной ток 50мА при этом.

Этот ваш фотоумножитель выдаст больше 50мА току? Если да, то ставьте диоды встречно-параллельно с ноги 2 на землю.

Изменено 26 февраля, 2016 пользователем Yurkin2015

[SpaceQuester]

Не обрезается больше 0.1mA:

Или я не так понял?

[Yurkin2015]

Ну, вот, как работает ОУ в этой схеме. Он изменяет напряжение на своём выходе, чтобы на входе "-" был такой же потенциал, как и на входе "+", т.е. 0В. И нужно помнить, что входной ток протекает по резистору 50кОм.

Подали ток 100мкА, опер установил на выходе +5В, на резисторе падение напряжения тоже 5В и всё хорошо - на входе ноль вольт, т.к. 5В - 5В = 0В.

Подали на вход 200мкА, опер выставил 10В на выходе, на резисторе 10В и снова всё пучком.

Подали ток 300мкА, опер при питании 12В больше 10В на выходе не выдаст. В результате на резисторе упадёт 15В, а на выходе только 10В. Вход "-" поедет вниз в отрицательные напряжения. Вот тут откроются защитные диоды и заберут часть входного тока на себя, и вход ниже -0.3В не уедет.

Так, что в данном случае ограничение происходит на уровне 0.2мА входного тока.

[SpaceQuester]

Спасибо. Но как сделать что бы отрезалось выше 0.1mA? Сейчас выше 0.2mA режется:

[Yurkin2015]

отрезалось выше 0.1mA?

Тут так:

нужно, чтобы было на выходе 5В при 0.1мА входного тока? Резистор около 50кОм однозначно.

С другой стороны хочется ограничить выходное напряжение на уровне 5В?

Первый способ - использовать ОУ rail-to-rail и запитать его от +5В, например AD8605. Тогда выход выше питания, ну, никак не поднимется.

Второй способ - на выход ОУ поставить ограничитель, типа, резистор + диод Шоттки с катодом на +5В. Тогда напряжение ограничится на уровне +5.3В

[SpaceQuester]

Окей, но у меня посложнее вопрос есть, не пойму где ошибка у меня.

Сопротивление ФЭУ в теории бесконечное, поэтому ставим повторитель напряжения, он же преобразователь ток-напряжение: https://monosnap.com...9g0d9YnzviDVZG0 Ну что бы сделать переход от высокомного источника к низкоомному через буферный усилитель.

И получается полная ерунда: https://monosnap.com...Bsq5ip15Bkx1ln5

Схему свою прикрепил к сообщению.

В TINA-9 рисую её.

Схема подключения - 4.zip

[Yurkin2015]

ставим повторитель напряжения

Не нужен никакой повторитель напряжения. ФЭУ подключаем прямо на вход ОУ с резистором в обратной связи, т.е. преобразователь тока ФЭУ в напряжение 5В.

[SpaceQuester]

Т.е. как на картинке моей: http://forum.cxem.net/index.php?showtopic=160492entry2352315 оставить?

А то что ФЭУ высокоомный - не страшно?

[Yurkin2015]

Как на катринке из поста #13. То, что высокоомный - не имеет значения, весь ток до последнего мкА будет преобразован в напряжение.