So verringern Sie die Kapazität der PIN-Fotodiode

Ich verwende die PIN-Fotodiode BPW34 (1).

Ich verwende dann einen Operationsverstärker (LM324) (2), um eine Ausgangsspannung von der durch die Fotodiode erzeugten Stromquelle zu verstärken und zu erhalten.

Das Folgende ist die Schaltung, die ich verwende, um dies zu realisieren.

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Das Folgende ist die Ausgabe, die ich bei bestimmten Frequenzen erhalte. Ich gebe der Fotodiode tatsächlich ein Rechteckwellen-Eingangslichtsignal. Das folgende Bild ist die Ausgabe, die wir vom digitalen Oszilloskop erhalten haben (links - 400 kHz, rechts - 2 kHz).

Ich habe auch versucht, die Parameter für Cf im Diagramm zu ändern und anstelle einer Fotodiode mit äquivalentem Widerstand eine direkte Rechteckspannungsquelle (linkes Bild) einzusetzen.

Im Folgenden ist die Ausgabe, die ich bekam.

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Nach all den Experimenten habe ich das Gefühl, dass der Frequenzgang aufgrund von RC-Beschränkungen der Schaltungen und auch aufgrund der Kapazität der Fotodiode träge ist (rechtes Bild).

Jemand schlägt mir bitte etwas dafür vor. Ich habe viele Dokumente zu diesem Thema gelesen, konnte aber nichts Konkretes finden.

Antworten (2)

Ich habe Bootstrapping für Fotodiodenverstärker wie folgt verwendet: -

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Die Idee dahinter ist, dass jeder Wechselstrom die Kapazität der Fotodiode weitgehend stummschaltet, indem dieselbe Spannung an ihre Kathode angelegt wird, sodass Sie einen viel kleineren Rückkopplungskondensator Cf verwenden können.

Das Problem besteht darin, die Rauschverstärkung des Operationsverstärkers zu reduzieren, wenn er als TIA (Transimpedanzverstärker) verwendet wird. Da der JFET die am invertierenden Eingang sichtbare Kapazität verringert, wird Hochfrequenzrauschen (aufgrund des Operationsverstärkers) nicht verstärkt Daher kann Cf niedriger und die Bandbreite erheblich größer sein.

Ich verwende dann einen Operationsverstärker (LM324)

Das Spannungsrauschen dieses Operationsverstärkers ist für solche Anwendungen schrecklich. Wählen Sie ein Gerät mit viel besserer Leistung und viel verbesserten niedrigeren Bias-Strömen.

Ich liebe den LM324. Hauptsächlich, weil ich 30-40 auf dem Dachboden habe (auch bekannt als kostenlos und wenn man sie kaufen muss, sind sie so billig). Sie scheinen ungeschickt ingenieursicher zu sein (unbestimmter Kurzschluss gegen Masse). Allerdings saugen sie auch in der Nähe der Schienen.
@Spoon LOL Ich habe LM324s in den 80ern geliebt, als Spandau Ballet ihre Sachen stolzierte, aber jetzt finde ich sie langweilig.
... es kommt nur auf den Kontext an :-) Wenn der Chef ein billiger Schlittschuh ist, benutzt du, was du erbetteln oder "leihen" kannst ... bis zu dem Tag, an dem du merkst, dass der Typ in der Buchhaltung dir helfen kann, einen Fall für die Produktion von ATE zu bauen spart Ihnen und dem Unternehmen Geld und Zeit. Dann erscheint wie durch Zauberhand das Budget ... jetzt kaufst du das richtige Teil für den Job, der auch viel mehr Spaß macht ... und spendierst dem Buchhalter einen Drink.

Sind Sie sicher , dass das Problem nicht bei Ihrer Lichtquelle liegt? LEDs sind nicht schnell, wenn sie von einem 50-Ohm-SIG-Generator angesteuert werden, und sicherlich nicht schnell, selbst wenn sie mit einem 1-Dollar-Laserpointer verglichen werden. Das Einsetzen der nichtlinearen Laserwirkung beschleunigt die Flanken Ihrer Opto-Rechteckwelle erheblich. Billige Laserdiode, oder besorgen Sie sich ein gebrauchtes faseroptisches Transceiver-Modul von Agilent für 10 $ bei eBay. Diese haben eine IR-Laserleistung von mehreren zehn MHz, bei den teureren Modulen bis zu GHz, mit entsprechend scharfen Kanten ihres Lichtsignals.

Ich habe in letzter Zeit nicht mit PDs herumgespielt, aber ich hatte immer gehofft, mit der Schaltung in Phil Hobbs 'Artikel über Cascode-Bootstrap-Frontend für Fotodiodenverstärker zu spielen . Es gibt auch die Bob Pease-Version . Beachten Sie, dass dies Ende der 1990er Jahre sind. Extrem schnelle Operationsverstärker sind jetzt verfügbar.

Und natürlich durchsuchen Sie die Datenblatt-Schaltpläne auf Goog mit Schlüsselwörtern: Fotodioden-Transimpedanz MHz. Versuchen Sie es auch mit Schlüsselwörtern: großflächige Fotodioden-Transimpedanz.

So verringern Sie die Kapazität der PIN-Fotodiode
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