Jump to content
UltimateSAS

Прошу совета по созданию усилителя для фотодиода

Recommended Posts

     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

Share this post


Link to post
Share on other sites
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.

Share this post


Link to post
Share on other sites
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.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Литиевые батарейки Fanso для систем телеметрии и дистанционного контроля

Системы телеметрии находят все более широкое применение во многих отраслях на промышленных и коммунальных объектах. Требования, предъявляемые к условиям эксплуатации приборов телеметрии и, как следствие, источников питания для них, могут быть довольно жесткими. Fanso предоставляет широкую линейку продукции, рассчитанной на различные условия эксплуатации, что позволяет подобрать батарейку для каждого конкретного применения, в том числе и для устройств телеметрии.

Подробнее

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

Share this post


Link to post
Share on other sites

@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.

Share this post


Link to post
Share on other sites
                     

Приглашаем на вебинар Решения для построения ультразвуковых счетчиков жидкостей и газов на базе MSP430

Компэл совместно с Texas Instruments 23 октября 2019 приглашают на вебинар, посвященный системам-на-кристалле для построения ультразвуковых расходомеров жидкостей и газов на базе ядра MSP430. Вебинар проводит Йоханн Ципперер – эксперт по ультразвуковым технологиям, непосредственно участвовавший в создании данного решения. На вебинаре компания Texas Instruments представит однокристальное решение, позволяющее создавать точные недорогие счетчики жидкостей и газов.

Подробнее...

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

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Restore formatting

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Loading...

  • Similar Content

    • By Ілля Варгатий
      Здравствуйте, довольно много времени потерял с подбором правильных деталей, надеюсь комьюнити мне поможет)
      Я совершил некоторые открытия в сфере постройки гаусс ганов, точнее могу сказать, я добился серьезных результатов, благодаря придуманных мною спец соленоидов (точнее я уверен они существуют, просто я додумался до их использования в гаусс пушке), и решил проблему конденсаторов. Теперь они просто не нужны, устройство абсолютно портативное, и выдает нужный вид и количество мощности.
      Но есть не большие проблемы:
      1. Я не очень то и силен в электротехнике, поэтому надеюсь с вашими подсказками прорвемся.
      2. На данном этапе столкнулся с проблемой в оптоэлектронике. В прототипах я использовал обычные оптроны, после него - логик. Что бы во первых увеличить мощность сигнала для мосфета, во вторых изменить логику сигнала, так как грубо говоря оптрон всегда дает сигнал, а когда снаряд его перекрывает, сигнал прерывается. Нужно изменить было порядок, что бы открыть мосфет.
      Проблема данного способа в том, что присутствует большой (относительно скоростей) дилей (задержка), изза чего приходиться на скорость полета пули где то от 60 - 80 м/с отодвигать соленоид от оптрона на расстояние больше 10 см... Что недопустимо, так как требуется большое количество ступеней. И вторая проблема такого подхода в том, что при разряде гальванических элементов, падает напряжение, и приходиться немного изменять и без того тонкую настройку расстояний.

      Решить проблемы можно только одним способом
      Подобрать правильный фоточувствительный элемент (я в них не силен), который максимально быстро передаст сигнал мосфету, без посредников. Или альтернативное решение, которого я пока не вижу...
      Теоретически как я понял, фототранзисторы - так умеют, но я до конца так и не понял. Например: LPT 80 A (https://docs-europe.electrocomponents.com/webdocs/14f5/0900766b814f56a0.pdf) по даташиту, как я понимают работает до 20в? И скорость роботы на порядок выше чем у остальных (Rise and fall time (VR = 5 V, RL = 50 Ω, λ = 850 nm) (typ) tr , tf 0.02 µs).
      Условие: как бы пока мой взор упал на IRFP4468PBF. ему надо от 5в до 20в (250μA), Но есть альтернативы. Точно должна быть возможность пустить больше 5в.
      Заранее благодарен за помощь, это не последний мой вопрос, но надеюсь на плотное сотруднечество!
    • By imol
      Добрый день. Сразу оговорюсь, что не имею профильного образования в электронике и, в частности, в оптике.
       
      Имеем некую измерительную систему, основанную на оптоволоконной паре. В системе присутствует фотодиодный компонент фирмы HoneyWell, выполненный в едином корпусе вместе с оптическим входом ST. Сигнал с него мы оцифровываем и обрабатываем по специальным алгоритмам.
      А теперь суть проблемы. Фотодиод имеет пиковую чувствительность в инфракрасном диапазоне. Возникла задача заменить фотодиод с пиком чувствительности в другом оптическом диапазоне (типа - https://www.chipdip.ru/product/bpw21r). Таким образом появилась проблема как-то спозиционировать его на один из оптических входов (ST или FC), которого, в отличие от предыдущего фотодиода HoneyWell, здесь нет. В связи с этим мы обращаемся с просьбой, помочь нам балбесам в этой области, решить эту задачу. Учитывая, что  форм-фактор найденного фотодиода очень распространен (в отличие от предыдущего решения HoneyWell), я предполагаю, что существует некое стандартное решение (компоненты: корпуса, разъемы, линзы, коллиматоры и т. п.) для организации вывода на фотоприемник оптоволоконного сигнала через какой-либо оптический коннектор (желательно FC или ST).
      Буду признателен за любое пояснение, ссылку.
       

    • Guest Алексей
      By Guest Алексей
      Нужен счетчик пересечений луча фотодатчика. По причине полного электротехнического кретинизма ищу человека, который взялся бы собрать такой девайс. Насколько сам могу понять, годится что-то вроде BTF1M-TDTL, но нужна фиксация данных (в идеале на компьютере). Спецы, отзовитесь!!!
    • By Дмитрий Багрицкий
      Здравствуйте. Сгорел вот такой ночник. В схемотехнике я не очень, но восстановить надо. Подскажите, пожалуйста, номинал сгоревшего резистора и сгоревшего стабилитрона(возможно, и не стабилитрона). Ночник явно китайский, Название, модель: Qlaolian, QL-8884 1W. Жена купила в магазине новый с таким же названием, но светит он намного хуже, глючит. И плата у него довольно сильно отличается - иначе бы я просто нужные детали в старый с него переставил


    • By GDK
      Сделал регулятор тока. Регулировка была нужна от 0мА до 2А. Делал по быстрому на авось. От 0 не получилось. ) минимум ~20  мА. Наверняка есть стандартные варианты. Поделитесь как исправить, если нетрудно.

×
×
  • Create New...