Перейти к содержанию

Прошу совета по созданию усилителя для фотодиода


Рекомендуемые сообщения

     Добрый день уважаемые форумчане! Столкнулся с задачей, которую я не могу решить примерно 2 недели, а именно: поручили мне создать усилитель для фотодиода в фотогальваническом режиме, диапазон напряжений на фотодиоде от 50мкв до 300мВ, на выходе я должен получить напряжения от 0 или близкого к нему до 3.2В (т.е. растянуть то маленькое напряжение). Фотодиод IG22X1000T9, очень крутой, работает в ИК диапазоне. Усиление я буду производить с помощью ОУ.

     Если посмотреть на диапазон напряжений, он приходится примерно на 5 декад, да и еще ВАХ фотодиода не линейная. Очень важно измерять именно нижние диапазоны напряжений т.е. от 50мкв до 1-3мВ скажем. Т.к. характеристика нелинейная, я стремлюсь сделать ее линейной, для этого нужно произвести логарифмирование, для этого отлично подойдут диоды или транзисторы в цепи ООС (как мне известно лучше использовать транзисторы, чуть стабильнее от тепла чем диоды). Вот я и пришел в тупик. Перепробовав логарифмические преобразователи, понял что у меня ничего дельного не выходит. Собрал кучу схем, лез в иностранщину, возможно я не чувствительные ОУ использую или просто в корне не понимаю как это работает.

     Прикрепляю схему, которую я собрал и которая ВРОДЕ выдает чувствительность от 500мкВ до 100мВ, но меня мучают сомнения, что после пайки опять чушь получится. Прошу советов, направлений, может кто нибудь работал с этим. Мои вопросы:
1) Какое ОУ по характеристикам мне взять? Я использую LM2904 и MCP6409.
2)Как добиться логарифмирования в таких диапазонах? Можно ли его произвести от таких напряжений?
3) Есть ли глупости в схеме? Нужно ли что то менять, упростить, как улучшить чувствительные характеристики?

P.S. Добавлю комментарии к своей схеме, чтобы было понятнее, иду слева на право:

  • 1ый ОУ нужен для логарифмического преобразования, там видно аналог нашего КТ315 в цепи ОСС. Диод сверху для защиты, конденсатор для избежания самовозбуждения. Транзистор на выходе я не совсем понимаю зачем нужен, т.к. эту схему позаимствовал, написано было что для температурной компенсации.
  • 2ой ОУ для вычитания 1В от того, что идет с ИП, чтобы потом не усиливать этот 1В далее.
  • 3ий ОУ просто усиливает в 29 раз
  • 4ый ОУ вычитает 1В, чтобы диапазон начинался с 0, а не с 1В и выше.

В итоге при 500мкВ я получаю ровно 3.2В, при 100мВ получаю 24мВ. НО ЭТО ВСЕ В МОДЕЛИ, страшно представить что будет в жизни. 

Чувствую что схема выглядит не совсем эстетично, возможно и глупо, я готов к конструктивной критике и советам! Памахите!

Усилитель для фотодиода.png

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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

3 часа назад, UltimateSAS сказал:

после пайки опять чушь получится

Вот после "пайки" и увидите. Без труда не вымешь и рыбку из пруда.

3 часа назад, UltimateSAS сказал:

Есть ли глупости в схеме?

Есть. Гальваническая связь всех каскадов. Тепловой дрейф уведет выход, куда ему заблагорассудится.

3 часа назад, UltimateSAS сказал:

чтобы диапазон начинался с 0, а не с 1В и выше

При однополярном питании нереально. Даже дорогие ОУ Rail-to-Rail неспособны на такое. Несколько милливольт все равно останутся. Как вариант обхода этой проблемы: https://forum.cxem.net/index.php?/topic/212000-из-оу-широкого-применения-в-r2r-по-выходу/&tab=comments#comment-3218075

С двуполярным питанием этот каскад вообще не нужен.

Просят - не откажи. Не просят - не навязывайся!

Простота хуже воровства.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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

4 часа назад, UltimateSAS сказал:

Какое ОУ по характеристикам мне взять?

Сверхмалошумящие, есть такой класс ОУ у производителей. А еще есть сразу логарифмические ОУ. Только одной крутости ОУ мало, ибо уровень в 1 мВ лежит уже в районе шума питания. Т.е. помимо ОУ нужен очень хороший малошумящий и высокостабильный источник питания, и очень хорошая трассировка платы. При этом фотодиод и схема должны быть на одной плате.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Выбираем схему BMS для корректной работы 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, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

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

А вообще-то, для усиления сигналов фотодатчиков применяются усилители не напряжения, а тока. И большинство проблем исключаются.

Просят - не откажи. Не просят - не навязывайся!

Простота хуже воровства.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

@UltimateSAS , проблема, с которой Вы боретесь порождена логарифмическим падением на p-n переходе от генерируемого в нем фототока. Этот ток надо просто отвести от фотодиода при нулевой разности потенциалов и преобразовать в напряжение. Возьмите за основу:PhD_Sign_Amp.PNG.ea75359baa7a63ad7a92ba45086eac05.PNG

ОУ желательно из прецезионной группы.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

11 часов назад, UltimateSAS сказал:

создать усилитель для фотодиода в фотогальваническом режиме, диапазон напряжений на фотодиоде от 50мкв до 300мВ, на выходе я должен получить напряжения от 0 или близкого к нему до 3.2В (т.е. растянуть то маленькое напряжение)

скачай С.А. Ельяшкевича - Ремонт телевизоров 3-4УСЦТ - там разжеван со схемой фотоприемник ПИ-5

 

https://www.google.com/search?sxsrf=ACYBGNTyUrf0aovkbakqdtwrRSiqezn_Lw:1570647673511&q=фотоприемник+ПИ-5&tbm=isch&source=univ&client=firefox-b&sxsrf=ACYBGNTyUrf0aovkbakqdtwrRSiqezn_Lw:1570647673511&sa=X&ved=2ahUKEwjUi5bF7o_lAhU6AxAIHYeFAjQQsAR6BAgJEAE&biw=1440&bih=781

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

  • 2 недели спустя...

Большое спасибо всем тем, кто писал и пытался разъяснить для меня некоторые вещи. Все сведения и советы принял на вооружение.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

  • 4 недели спустя...

Здравствуйте, у вас фотодиод IG22X1000T9. По даташиту - это pin фотодиод, то есть фотодиод структуры P-i-N, а в фотогальваническом режиме, то есть в режиме генерации энергии из света, то есть в том режиме в котором вы хотите его включить могут работать фотодиоды с P-N переходом. 

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.

Гость
Unfortunately, your content contains terms that we do not allow. Please edit your content to remove the highlighted words below.
Ответить в этой теме...

×   Вставлено с форматированием.   Восстановить форматирование

  Разрешено использовать не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отображать как обычную ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставлять изображения напрямую. Загружайте или вставляйте изображения по ссылке.

Загрузка...
  • Последние посетители   0 пользователей онлайн

    • Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу
  • Сообщения

    • Все предложенные к рассмотрению источники питания работают примерно по одному принципу: сетевое напряжение выпрямляется, фильтруется (получаем чуть больше 300 вольт постоянного), затем преобразуется снова в переменное, но уже на частотах в несколько десятков килогерц, понижается на трансформаторе и снова выпрямляется. За счёт высокой частоты преобразования используется трансформатор на ферритовом, а не на стальном, сердечнике, гораздо меньших габаритов и стоимости. Минусы: значительное усложнение схемы блока и вероятность возникновения различных помех от него. Модули управления (кроме первого) также являются импульными преобразователями, с теми же достоинствами и недостатками. Если нужно по быстрому собрать некое подобие ЛБП, то уж лучше брать модуль вроде этого. Ну и блок питания к нему соответствующий. Но не очень понятно, какой практический опыт можно получить от соединения готовых модулей парой проводов.  
    • У меня больше всего вопросов вызвала необычная схема обеспечения отрицательного питания. Автор этой обстоятельной заметки пишет: For this supply to work correctly, the transformer must have a secondary voltage of at least 18V RMS.  Почему? Что будет не так с отрицательным питанием, если напряжение на трансформаторе будет меньше 18В?   https://tinyurl.com/23mlwxtt - я в простейшей эмуляции ставлю 12В пикового напряжения для трансформатора и на стабилитроне все как положено: -5.6В.
    • Согласен, очень криво объяснил. Это работа трёх вольтовой линии, просто на диод шотки сдвоенный, на один анод приходит сигнал напрямую с трансформатора, а на второй через дроссель. Вольт/деление 5 вольт в клетке, тайминг по моему 10 МС. Третья фотография это сигнал на катодах уровень земли ровно по центру экрана. Но все линии по итогу в порядке 3.3 в, 5, в, 12 в и -12 в. Нагрузить все линии не могу сразу ,так как тут же выгорают транзисторы (имеется нагрузка 250 ватт по 10 ампер на каждую линию за исключением-12в), поэтому нагружаю 3.3 вольтовую линию на 10 ампер,  подключаю переменный резистор 50 ватт на 15 ом на 5 вольтовую линию и постепенно довожу до той той картины с перекосом (это гдето  50 ватт общее). По поводу микросхемы, вверху имеется скрин где между импульсами проскакивает мини импульс, если так можно сказать, он проскакивает и на одной  и на второй ноге (7,8). Микросхема не tl 494, а lw4933/abx942.1/c9421646. Далее они приходят на базы транзисторов 945g  коллекторы этих транзисторов соединены с  выводами трансформатора. Просто схема типовая, легче мне кажется просто привести фото самого блока, для тех кто разбирается будет гораздо информативне.  Диод шотки по 12 вольтовой линии был подгоревший, заменил на донора. Приводить скрины не буду что бы не захламлять тему. В итоге, пока все так же, при достижении определенной нагрузки суммарно где-то 50 ватт, появляется этот "выброс и перекос". По этому имеются мысли на два варианта, это микросхема , этот мини импульс между периодами, на низкой нагрузке особо не влияет, но при достижении определенной приводит с самовозбуждению входной цепи и непроизвольному открытию транзистора нижнего плеча. Либо дело в "горячей части", плавающий дефект в обвязке силовых ключей.  Спасибо за ответ.
    • @Gomerchik а вы контролировали как меняется уровень сигнала на А1 ардуины?
    • Спасибо за совет. Автором данного проекта я не являюсь, мне нужно было воссоздать уличный датчик для метеостанции взамен пропавшего(( Из разного найденного в интернете этот проект работает с моей станцией Орегон (спасибо автору). В понедельник попробую последовать Вашему совету. Но все равно куча непоняток  как блин это работает)) Если дело в неправильной отправки команды, то как на это влияет подключение датчика температуры? Если совсем не подключать таймер, то передача идет один раз (как и прописано в программе), станция принимает и отображает, но минут через сколько-то естественно станция уже ни чего не показывает, но с таймером питание полностью не пропадает с ардуинки, но передача сигнала каким-то образом работает по таймеру.  В моем понимании данная команда подается один раз потому, что таймер должен отключать питание МК после передачи сигнала и каждые 43 сек снова подавать питание (так того требует станция).  Ардуино передает показания температуры отключается полностью и 43 секунды мк не работает.  Сейчас у меня питание пока сделано на подпитке от солнечной батареи, но пару пасмурных дней и аккумулятор съедается до отключения(
    • thickman Так и сделаю. Вытащу из бу БП.  Буду знать, как отличить. Благодарю. Заменил транзисторы на IRFB20N50K. Картина стала, совсем другой.  Похоже трудность не в драйвере, на момент подвозбуда, переходные процессы, в нем, завершены. Увеличил затворные резисторы до 50ом, стало немного лучше.  Не понятно, почему верхний ключ греется несколько сильнее. Возможно, стоит посмотреть ток в коллекторе.  Снабберные емкости временно удалил, изменений не произошло.  Замена ТГР на другой, на кольце MSTN-16A-TH, так же, результата не принесла.   irfb20n50k.pdf
  • Похожий контент

×
×
  • Создать...