Прошу совета по созданию усилителя для фотодиода

[UltimateSAS]

     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!

[Реклама]

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

[Falconist]

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.

[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

[BARS_]

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.

[Реклама]

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

[Falconist]

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

[J_Ohm]

@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:

ОУ желательно из прецезионной группы.

[KRAB]

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

[UltimateSAS]

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

[Alex Ferrum]

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.