Photodiode : Transimpedanzverstärker oder Integrator?

Bitte beachten Sie, dass Sie nach Ärger fragen. Ein Rückkopplungswiderstand von 100 MOhm wird Ihnen alle möglichen Probleme bereiten. Sie sprechen von so niedrigen Strömen, dass Leckagen ein großes Problem darstellen, und wenn Sie eine Leiterplatte herstellen, ist peinliche Sauberkeit und das Entfernen ALLER Spuren von Lötflussmitteln von entscheidender Bedeutung.

Verwenden Sie jedoch keinen Integrator. Jedes Problem, das ein Transimpedanzverstärker mit Leckagen hat, gilt für Integratoren.

Darüber hinaus haben Sie Ihr System nicht gut genug beschrieben, um festzustellen, warum Ihre Lichtwerte so niedrig sind, und dies eröffnet Spekulationen über andere potenzielle Probleme. Wenn Ihre Lichtstärke niedrig ist, weil die Quelle weit entfernt ist, werden Sie große Probleme mit Hintergrund- und Streulicht haben. Es stimmt, dass Sie damit umgehen können (mehr optischer Aufwand, Quellenmodulation / -demodulation, Schmalbandfilter usw.), aber Sie haben keinen Hinweis darauf gegeben, wo Sie anfangen sollen.

Ich würde vorschlagen, dass Sie ernsthaft über eine Form der optischen Verbesserung nachdenken, indem Sie eine Linse verwenden, um das einfallende Licht auf Ihren Detektor zu fokussieren und den optischen Fluss zu erhöhen.

Ich habe daran gearbeitet, Instrumente mit einer Fotodiode und einem TIA mit hoher Verstärkung zu bauen. Ich begann mit einem 100-M-Rückkopplungswiderstand, der eigentlich ziemlich gut funktionierte. Ich habe eine schlangenförmige Heizungsspur auf einer inneren Schicht unter der Fotodiode und der analogen Stufe, mit einem Thermistor in der Nähe des Detektors. Ich habe eine PID-Temperaturregelschleife, die diesen Teil der Leiterplatte auf 40 ° C hält, wobei ein PWM-FET von meinem Mikrocontroller Strom in die Heizleiterbahn einspeist. Zwischen der Heizleiterbahn und den analogen Teilen befindet sich eine Grundplatte. Die High-Gain-Teile und die Fotodiodenspuren befinden sich alle auf der Oberseite, keine Durchkontaktierungen. Die Temperaturkontrolle aller Teile ist ziemlich wichtig, und selbst dann muss ich Widerstände mit <100 ppm Tempco verwenden. Alles befindet sich in einer lichtdichten Metallbox. Ich habe fast 100 davon gemacht, und bei 100 Mio. Feedback ist die Leistung gut. Sie müssen zwar mit einer Präzisions-Schwarzkörperquelle kalibriert werden, aber danach sind sie extrem genau. Ich interessiere mich jedoch nur für ein <1Hz-Signal, daher bin ich mir nicht sicher, wie dies für höhere Bandbreiten funktionieren würde.

Aus anderen Gründen auf Systemebene wurde der Lichtfluss auf 1/4 dessen reduziert, sodass ich jetzt bis zu 400 M Rückkopplungswiderstände habe und einige Probleme mit der Messstabilität habe. Also denke ich darüber nach, zu einem Integrator zu wechseln, um zu sehen, wie das funktioniert. Ein weiterer Vorteil des Integrators besteht darin, dass Sie die Verstärkung ändern können, indem Sie die Integrationszeit ändern. Im Moment verwende ich ein SMT-Reed-Relais, um einen parallelen Rückkopplungswiderstand mit niedrigerem Wert einzuschalten, um die Verstärkung zu ändern, was einige Ärgernisse mit sich bringt und nicht schnell ist.

Wenn Sie dies tun, stellen Sie sicher, dass Sie einen Schalter mit sehr niedrigem Leckstrom verwenden, um den Integrator zurückzusetzen, und einen sehr guten Integrationskondensator wie NP0-Keramik oder einen Siliziumkondensator. Ich werde später noch einmal schreiben, um Ihnen zu erzählen, wie meine Integratorlösung funktioniert hat.

Übrigens verwenden digitale All-in-One-Lichtsensoren wie die von Hamamatsu und TAOS intern einen Integrator.