Vorschläge zum Anschluss einer Fotodiode im MHz-Bereich

Zur digitalen Frage kann ich nichts sagen, aber die analoge ist ziemlich einfach. Sie sollten einen TIA mit einer Empfindlichkeit von 1000 Lux verwenden, etwa 8 kOhm / volle Voltskala. Verwenden Sie eine Vorspannung von etwa 5 Volt und erwarten Sie eine Fotodiodenkapazität von 4 oder 5 pF. Ich würde vorschlagen, dass Sie keinen PGA benötigen, sondern ein Paar x10-Verstärker in Reihe und einen analogen Mux verwenden, um den aktiven Kanal auszuwählen. Beachten Sie, dass die Auswahl des geeigneten Kanals in einigen Fällen nicht trivial ist, insbesondere wenn das Signal viel Wechselstrom enthält. Alle Verstärker müssen im Hinblick auf eine schnelle Überlastungswiederherstellung ausgewählt werden oder Klemmen enthalten. Glücklicherweise sind Ihre Ströme so niedrig, dass eine anständige Klemme unkompliziert sein sollte. Log-Amps sind im Prinzip eine gute Idee, außer dass es schwierig ist, einen guten Log-Amp zu bauen, der auch schnell ist. Das andere Problem mit Log-Amps ist, dass es '

ETA Als Antwort auf eine Anfrage ist hier ein TIA mit einem AD8651 und +/- 3,3 Volt -

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Der AD8651 ist für weniger als 4 $ in Onesies erhältlich.

Eine Sache, auf die Sie achten müssen, ist der Wert des Rückkopplungskompensationskondensators. Mit den gezeigten Werten und einer angenommenen Gesamteingangskapazität von 6 pF (4 pF für die Diode, 2 pF für den IC) ergibt meine Simulation eine Einschwingzeit für einen Vollschritt (3 Volt für 130 uA) von weniger als 300 ns . Dies ist jedoch ziemlich empfindlich gegenüber dem Wert des Kondensators und somit empfindlich gegenüber Layout-Erwägungen. Ein sehr kompaktes Layout ist ein Muss - das bedeutet, dass Steckbretter absolut verboten sind. Eine gute Entkopplung der +3,3-Versorgung am Operationsverstärker ist ebenfalls ein Muss - dies ist ein 50-MHz-Operationsverstärker.

Es ist gar nicht so einfach, eine 1-MHz-Bandbreite von einer Fotodiode (PD) angemessener Größe zu bekommen. Es muss immer ein Ausgleich geschaffen werden. Sie wollen viel Licht, also bedeutet das eine große Fläche, aber eine große Fläche bedeutet mehr Kapazität und das begrenzt die Bandbreite. Lassen Sie mich einige Zahlen nennen. Nehmen wir also zunächst Raumlicht und etwa 500 Lumen/Watt an, also sind 1000 Lux etwa 2 W/m^2. Eine typische PD gibt ~ 0,5 A / W, also ~ 1 A / m ^ 2 oder 1 uA / mm ^ 2. Ich habe ein kleines PD, das ich benutze. Es hat eine Fläche von 3 mm ^ 2 und eine Kapazität von 12 pf (@ 10 V Sperrspannung) und 45 pf bei 0 V. Jetzt möchten Sie, dass das Signal vom TIA größer als 100 mV ist. (Andernfalls wird das Jonhson-Rauschen des Widerstands zur dominierenden Rauschquelle.) 100 mV / 3 uA sind etwa 33 k Ohm oder Widerstand. Nehmen wir an, Sie haben ~ 20 pf Eingangskapazität. (PD + Operationsverstärker + Streuner. ), was eine RC-Zeitkonstante von 6,6E-7 Sekunden oder ~250 kHz ergibt. Hey, tut mir leid, das ist nicht so schlimm ... Sie brauchen einen ziemlich schnellen Operationsverstärker, um auf 1 MHz zu kommen, aber etwas um 8-10 MHz GBW sollte funktionieren. Fahren Sie dann fort (ich lasse diese Antwort trotzdem.)