Hallo zusammen, bei meiner Recherche zum Thema High Speed Transimpedanzverstärker, bin ich mehrmals über dieses Forum gestolpert. Genau gesagt geht es um die Detektion und Verstärkung eines Lichtsignals von ungefähr 1 nW mit einer Zeitdauer von 20 ns bis 0.1 ns. Bei meiner bisherigen Suche bin ich immer wieder auf Lösungen mit PIN-Photodioden und Transimpedanzverstärkern gestoßen. Ich habe verschiedene Dioden, TIA´s sowie Komplettsysteme endeckt. Da ich ein absoluter Neuling auf diesem Gebiet bin, habe ich mir gedacht, dass ihr mir vielleicht ein paar Anstöße zum Thema Photodiden-Verstärkerschaltungen geben könnt. Natürlich habe ich das Forum zuvor auf ähnliche Artikel durchsucht, es hat sich aber anscheinend bis jetzt noch niemand in diesen Bandbreitenbereich begeben. Kann mir zum Beispiel jemand ein Komplettsystem (Photodiode-TIA-ev. weiterer Verstärker) empfehlen. Ein solches System wäre für mich in erster Linie interessant um davon zu lernen. TIA würde mir zum Beispiel der ADN2820 von Analog Devices zusagen. Ich lasse den Beitrag einmal so wie er ist und hoffe auf ein paar Tipps. Grüße Andreas
@ Andreas Tschepp (lathello) >Detektion und Verstärkung eines Lichtsignals von ungefähr 1 nW mit einer >Zeitdauer von 20 ns bis 0.1 ns. >Forum zuvor auf ähnliche Artikel durchsucht, es hat sich aber >anscheinend bis jetzt noch niemand in diesen Bandbreitenbereich begeben. Was wohl daran liegt, dass 0,1ns = 100ps ~ 3 GHz kein Pappenstil sind und im Hobbybereich eher selten ;-) MFG Falk
@Falk Brunner (falk) > Was wohl daran liegt, dass 0,1ns = 100ps ~ 3 GHz kein Pappenstil sind > und im Hobbybereich eher selten ;-) Das ist mir schon klar, ich hab aber das Gefühl, dass hier einige Spezialisten unterwegs sind.
Andreas Tschepp schrieb: > ... Genau gesagt geht es um die > Detektion und Verstärkung eines Lichtsignals von ungefähr 1 nW mit einer > Zeitdauer von 20 ns bis 0.1 ns. Kleiner Tipp von mir: Unterschätze die Optik nicht. Schnelle PIN-Dioden wie z. B. die S9055-01 von Hamamatsu (3 dB @ 2 GHz) haben nur eine kleine aktive Fläche. Bei der S9055-01 besitzt diese Fläche einen Durchmesser von (nur) 0,1 mm. Bekommst Du Dein Lichtsignal derart gebündelt? Kannst Du den Lichtstrahl entsprechend genau ausrichten? Mit freundlichen Grüßen Guido
Ich habe im Rahmen meiner Abschlussarbeit mit sowas gespielt. Das Problem ist, dass du eigentlich keinen OP findest, der die nötige Bandbreite hat. Die Kapazität der Diode spuckt dir da kräftig in die Suppe! Ich hatte eine Frequenz von etwa 100MHz und die schnellsten OPs die man so kaufen kann waren da schon nicht mehr gut genug. Firmen wie Firecomms oder Hamamatsu bieten sowas sonst schon fertig auf einem Chip an. Gruß
Ich hab da schon einiges gebaut, natuerlich ohne OpAmp. Eine Anstiegszeit von 1ns oder weniger ist machbar, aber 1nW ist etwas wenig. Zudem muss man sich von der Vorstellung loesen, die Verstaerkung genau einstellen zu koennen. Meine Photoamplifier, die ich verklopp, haben eine schnelle Diode und gehen dann mehr oder weniger direkt auf einen oder mehrere 20dB Mikrowellenverstaerker. Einen Laserreflex muss man da schon bringen, irgendwas Sub-Milliwatt.
Ich nehme mal an, du hast Dich mit der Beschreibung der Leistung vertan, oder? Vielleicht eher 1nWs (1nJ). Mit einem nW in 1ns Dauer bist du bei einer Energie von 1attoJoule (10^-18Ws). 1nWs bedeuten eine Leistung: 10W für 0.1ns 1W für 1ns 0.1W für 10ns 0.05W für 20ns Die Empfindlichkeit der ist ungefähr 0,2A/W. Der Strom bewegt sich damit im Bereich: I = 0.05W * 0.2A/W = 10mA Imax = 10W * 0.2A/W = 2A Möglicherweise eignen sich die THS320x von TI dafür mit ihren 1,8 - 2GHz Bandbreite. Eigentlich Current-Feeback Typen mit Spannungseingang kann man die Photodiode in den negativen Rückkoppelpfad einsetzen. Ich würde dringend eine Simulation mit LTSpice (o.ä.) und den parasitären Bauteilen empfehlen. Absolut kritisch wird die Kapazität der Photodiode sein - vermutlich musst Du die Schwellenspannung sehr hoch legen (400fF @ 20V). In einer Laserapplikation nutze ich eine 100MHz Photodiode von Hamamatsu zum Detektieren eines Pulses. Laserpuls < 7ns, Energie allerdings deutlich höher als bei Dir. Dort komme ich mit einem FET völlig aus.
Uch bin auch auf der Suche na einem TIA, allerdings mit "nur" 650Mbps. Den Einzigsten den ich gefunden habe ist der Max3665. Alle anderen sind nur als DIE verfügbar. Auch der Max3665 ist schwer zu bekommen. Wenn ihr einen Tipp für mich habt wäre ich dankbar. Silicon Sensors produziert die AD500-1.3G-TO5. Das ist eine APD+Tia im TO5 Gehäuse. Sie hat 280ps. Als Avalanche Diode benötigt sie aber 150V Vorspannung.
klingen beide nicht schlecht. Die werde ich mir mal genauer anschauen. Leider ist der Max3266 Not Recommended for New Designs. Kennst du einen Anbieter, der trotzdem gerine Stückzahlen(~10) davon verkauft? Die Typischen Anbieter (RS, Farnell, Spoerle) haben die nicht. Ich hab auch schon versucht den Max3665 mit ein paar anderen Bauteilen als Sample zu bestellen. Eine Woche Später kam das Päckchen mit allen Samples außer dem Max3665. Auf dem Lieferschein ist auch nicht vermerkt warum die den nicht geliefert haben.
Schau dich mal bei Hittite um, de haben da 2 3 Bausteine im Angebot. TIA und noch aderes geeignetes. Teils im DIE teil on chip
@Matze kannst Du 8 TDFN löten? Wenn ja "sample" doch den "MAX3658AETA+". Den gibt es wohl noch. Mit freundlichen Grüßen Guido
Zur Leistungangabe. Wenn man von Leistung redet, so ist das ueblicherweise die mittlere Leistung. Ein Puls von 1ns muss nicht alleinstehend sein. Kann sich zB alle 10ns wiederholen, oder alle 2ns. Auf alle faelle generieren die paar Photonen proportional ein paar Elektronen. Diese paar Elektronen kann man versuchen zu verstaerken sofern sie nicht im Rauschen verschwinden. Das Rauschen schlaegt wegen der Bandbreite gnadenlos zu. Eine gute Abhandlung kann man sich hier (http://www.electrooptical.net/ ) herunterladen. Siehe http://www.electrooptical.net/www/frontends/frontends.pdf
Hallo, > bei meiner Recherche zum Thema High Speed Transimpedanzverstärker, bin > ich mehrmals über dieses Forum gestolpert. Genau gesagt geht es um die > Detektion und Verstärkung eines Lichtsignals von ungefähr 1 nW mit einer > Zeitdauer von 20 ns bis 0.1 ns. E = 0,1nW * 0.1ns = 1E-20J Ein Photon hat bei 500nm: E = hf = h*c/lambda = 6.62E-34 * 3E8/500E-9 = 3,9E-19 J. Du willst also größenordnungsmäßig 1/2 - 10 Photonen detektieren. Das ist sehr sportlich. Evtl. kommst Du mit Avalanche-Photodioden weiter. Ohne sehr starke Bandbegrenzung wird es hier aufgrund des Rauschens aber sehr schwer. Gruß, Michael
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