Hallo, ich habe eine Frage bezüglich der Bandbreite bei Photodioden. Ich möchte einen Entfernungssensor bauen, der mittels einer Pulsed-Laser-Diode einen Impuls(Impulsbreite: 30ns, Wellenlänge 905nm) sendet und per Avalanche-Photodiode das reflektierte Signal wieder empfängt. PLD SPL LL90_3: http://www.osram-os.com/Graphics/XPic1/00018318_0.pdf/Operating%20the%20pulsed%20laser%20diode%20SPL%20LLxx.pdf APD H2: https://www.lasercomponents.com/de/produkt/apd-receiver/ Leider habe ich ein grundsätzliches Verständnisproblem wenn es um die Bandbreite der Avalanche-Photo-Diode geht. Hier ein Konkretes Beispiel aus dem Datenblatt der SAR1500H2 Wavelength Range:400-1000nm Peak Sensitivity: 905nm Bandwith:10kHz-100MHz .... 20kHz-700MHz Ich verstehe nicht welchen Einfluss die Bandbreite der APD auf das eingehende Signal hat. Ich sende doch ein Signal mit einer Wellenlänge von 905nm weg, für was brauche ich da eine große Bandbreite bei der APD? Oder bezieht sich die Bandbreite auf die Impulsbreite der PLD? wäre super, wenn mir das wer erklären kann. LG Armin
@Armin Tor (armin_t) >Ich verstehe nicht welchen Einfluss die Bandbreite der APD auf das >eingehende Signal hat. Ich sende doch ein Signal mit einer Wellenlänge >von 905nm weg, Das ist der optische Träger. Dem ist aber der elektrische Puls mittels Amplitudenmodulation aufgeprägt. > für was brauche ich da eine große Bandbreite bei der APD? >Oder bezieht sich die Bandbreite auf die Impulsbreite der PLD? Ja.
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Hallo Falk Danke! Mit der Formel D*B=2*pi (Fourier) würde ich auf 200MHz kommen. Kann ich diese Formel so anwenden? D:Impulsdauer= 30ns B:Bandbreite Ich hätte noch eine Frage. Es geht um die Verabeitung des Signals, das ich an einen Time-to-digital- converter schicken möchte. Der TDC reagiert auf eine steigende Flanke. Die APD hat einen integrierten Vestärker eingebaut. Meine Frage: Wie soll ich dieses Signal grundsätzlich verarbeiten? Bei dem beigefügten Screenshot ist ein methodischer Ablauf dargestellt. Generiert die APD bei Tageslicht eine Offsetspannung? Reicht es aus das Signal auf den benötigte Highlevel-Wert des TDC zu verstärken? Ich hätte an eine Komparatorschaltung gedacht. Natürlich müsste dann er OPV ziemlich schnell sein...
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Armin T. schrieb: > Entfernungssensor bauen, der mittels einer > Pulsed-Laser-Diode einen Impuls(Impulsbreite: 30ns, Bei den Fragen, die du hier stellst, wirst du voraussichtlich schon an der Herstellung dieses Impulses scheitern.
Hp M. schrieb: > Armin T. schrieb: >> Entfernungssensor bauen, der mittels einer >> Pulsed-Laser-Diode einen Impuls(Impulsbreite: 30ns, > > Bei den Fragen, die du hier stellst, wirst du voraussichtlich schon an > der Herstellung dieses Impulses scheitern. Danke für deinen konstruktiven Beitrag...
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ich schliesse mich Hp M. (nachtmix) an. Dein Wissen ist bei Weitem zu gering fuer ein solches Projekt. Dabei haben sich schon andere versucht. Spar dir Zeit und das Geld. Nur weil die Laserdiode 30ns koennen soll, hast du die noch nicht geschafft. Wir beginnen damit, dass die Laserdiode nicht wie eine LED funktioniert. Dann wird es wahrscheinlich um recht Leistung gehen, 20mA sind wahrscheinlich weit unterhalb des Planes. Dann mach mal mit soviel Strom einen praeziden 30ns Puls. Dann leuchtet die Laserdiode, N Stueck wurden verbrannt, die N+1-te macht's dann. Dann ich die Strahlqualitaet aber Schrott. Je mehr Leistung eine Laserdiode hat, desto unbrauchbarer ist der Strahl. Das grosse Erwachen kommt bei der geringen Leistung, die dann vom Ziel zurueckkommt. Das Umgebungslicht ist auch noch da. Das kann man zum Teil wegfiltern, zum eher kleinen Teil. Also spar dir Zeit und das Geld.
Ok ich habs verstanden. Ich gebe zu ich habe noch recht wenig Ahnung von der Materie aber jemanden im Vorhinein abzustempeln weil es an Wissen fehlt ist doch wohl nicht Sinn und Zweck dieses Forums. Ich beschäftige mich schon seit einiger Zeit mit dem Thema, leider fehlen mir auf ein paar Fragen die Antworten weshalb ich hier diese gestellt habe. Ich finde dieses Thema sehr interessant und werde auf alle Fälle dran bleiben. lizenzierter Funkloch Bohrspezialist schrieb: > Nur weil die Laserdiode 30ns koennen soll, hast du die noch nicht > geschafft. Wir beginnen damit, dass die Laserdiode nicht wie eine LED > funktioniert. Die SPL LL90_3 hat eine integrierte Treiberschaltung eingebaut. Mittels eines Triggereingangs kann ein Laserimpuls abgefeuert werden. Der Triggerimpuls kommt von einem Mosfet. Das Triggersignal von kommt von einem Mikroprozessor. Die Spannungsversorgung für die PLD und die Biasspannung für die APD habe ich im Griff. Bleibt die Verarbeitung des Empfangenen Signals und da wollte ich wissen wie die Bandbreite der APD mit der Pulsbreite der PLD zusammenhängt. Es ist doch so, dass je kürzer der Impuls desto höher die Bandbreite der APD. Wie wird das berechnet? Mir wäre mit ein paar Stichworten schon geholfen. LG Armin
Wenn du die Entfernung mittels Laufzeitmessung realisieren willst, und das wird es ja wohl sein bei einer Lösung mit Pulsen, dann muss die Bandbreite der Photodiode und der Verstärkung zu deinem minimal messbaren delta-t passen. Sprich die Anordnung muss eine Vernünftig gute Sprungantwort für deine Messgenauigkeit bieten.
Armin T. schrieb: > Es ist doch so, dass je kürzer der Impuls desto höher die Bandbreite der > APD. Wie wird das berechnet? Mir wäre mit ein paar Stichworten schon > geholfen. Bei Tageslicht wirst du dich auch mit dem Thema SNR beschäftigen müssen. Nicht ohne Grund arbeiten käufliche Laserentfernungsmesser nicht mit Laufzeitmessung von Pulsen, sondern mit Phasenmessung. Dann kann man zur Verbesserung des SNR filtern und ist nicht auf hohe Peak-Leistung der LD angewiesen.
So, wie bisher beschrieben, sieht das Projekt nach einem Laser-Entfernungsmesser aus. So ein Ding habe ich mal bei Aldi für wenig Geld gekauft und ich bin geradezu (positiv) erschreckt, mit welchem Mitteln in der Praxis welche Präzision erreicht wird. Wenn ich mich nicht täusche, arbeiten die Geräte, so wie in screen.png auch gezeigt, nach dem TOF- (Time-of-Flight-)Prinzip. Kann auch sein, dass mit Phasenverschiebungen mehrere hochfrequenter Modulationssignale, also einer Art Korrelationsmessung gearbeitet wird. Wie auch immer, die Teilaufgaben, die da zu lösen sind, gehen weit über das hinaus, was jemand, der Fragen nach dem dem Zusammenhang von Band- und Pulsbreite stellt, in absehbarer Zeit lösen könnte. Da muss ich den Anderen hier zustimmen. Ich bin nicht ganz neu in Elektronik, und es darf auch mal eine höhere Bandbreite werden, aber wenn ich das machen wollte... Nein, lieber nicht. Wenn du als Angestellter von deinem Chef vor diese Aufgabe gestellt wurdest und der ganz selbstverständlich erwartet, dass du (und jeder Andere, der mal was mit Elektronik zu tun hatte), das natürlich auch kann, dann fürchte ich, dass du ein riesiges Problem hast. Viel, viel größer als der Zusammenhang von Band- und Pulsbreite. Denn "Lass' die Finger davon" ist dann auch keine Option... Grüße, Uwe
Danke! Das hilft mir schon mal sehr weiter. sollte das Ding irgendwann mal spruchreif sein, werde ich es hier posten. Wenn nicht, dann ist mein Projekt wohl in Rauch aufgegangen und ich hätte euren Rat befolgen sollen... :-)
Armin T. schrieb: > Ich möchte einen Entfernungssensor bauen Es gibt auch ein paar fertige integrierte Bausteine die sowas machen, vielleicht findet sich da ja was für Deinen Zweck?
Armin T. schrieb: > für was brauche ich da eine große Bandbreite bei der APD? > Oder bezieht sich die Bandbreite auf die Impulsbreite der PLD? Die Bandbreite des Signales erhöht sich proportional mit der Anstiegssteilheit der Impulsflanke. Je steiler die Flanke desto größer die Bandbreite. Ähnliches findet man auch bei Oszillografen. 100MHz (3db) Bandbreite entspricht eine Anstiegssteilheit von 3,5nS ( von 10 auf 90% ). Je steiler der Impuls ist desto größer wird auch die Auflösung bei der Entfernungsmessung mittels Laufzeit. Ralph Berres
Ralph B. schrieb: > Je steiler der Impuls ist desto größer wird auch die Auflösung bei der > Entfernungsmessung mittels Laufzeit. Du vergisst bei deiner Aussage, dass es auch noch soetwas wie ein SNR gibt. Auch eine langsame Flanke kann zeitlich fein verschoben werden, d.h. einen direkten Zusammenhang zwischen Entfernungsauflösung und Bandbreite gibt es so nicht.
Wolfgang schrieb: > Du vergisst bei deiner Aussage, dass es auch noch soetwas wie ein SNR > gibt. Richtig die empfangene Energie nimmt mit der vierten Potenz ab. Wolfgang schrieb: > vergisst bei deiner Aussage, dass es auch noch soetwas wie ein SNR > gibt. Auch eine langsame Flanke kann zeitlich fein verschoben werden, > d.h. einen direkten Zusammenhang zwischen Entfernungsauflösung und > Bandbreite gibt es so nicht. So lange sie nicht vom Sendesignal verdeckt wird. Ralph Berres
Na ja einen kurzen Puls zu erzeugen, ob elektrisch oder optisch ist noch rel. leicht. Da gibt es entsprechende Treiber ICs für Laserdioden. Schwieriger kann ich mir den Empfänger vorstellen. Um die nötige Bandbreite für Pin-Diode und OP ab zu schätzen müsste man das Signal im Zeitbereich im Frequenzbereich Fourier-transformieren. Als grobe Näherung 20ns sin(x)/x entspr. ca. 1/40E-9 = 25 MHz. Da Licht in Luft hin und zurück ca. 150m/mu s zurück legt, ergibt sich aus der Bandbreite ca 6 m für die 40ns Auflösung was wahrscheinlich zu wenig ist. Die Pindiode könnte man übrigends in ein matt schwarzes Rohr bauen um SNR zu verbessern. Bei entsprechendem Kleingeld würde ich ein fertiges Empfängermodul kaufen. Ich hoffe das hilft ein wenig bei der Abschätzung der Realisierbarkeit.
Ich finde das Projekt spannend. Wer sowas im Griff hat, ist in so mancher Entwicklungsabteilung willkommen. Ich halte das durchaus für machbar. Bereits Anfang der 90er Jahre hatte ich eine Sony Videokamera, die die Entfernungsmessung für den Autofocus mit einem echten IR Laser realisiert hatte ( ! ). Das Teil arbeitete sogar noch bei 1m Entfernung zum Motiv. @ TO Um welche Entfernungen geht es denn bei dir?
Auf alle Faelle ist so ein Projekt spannend. Nur ... 1m entspicht 3ns ein Weg. macht 6ns Hin und zurueck. Wie gross waere die gewuenschte Aufloesung ? Also sicher irgendwas mit sub-Nanosekunden, also oberhalb 1GHz Bandbreite. Die muss das Empfaenger Frontend, sowie Treiber und Diode bringen. Denn wann man eine verjitterte Einschaltflanke eines 40ns Pulses verwendet war's das schon. Wenn man ein Stueck unterhalb einer Nanosekunde Ausloesung haben will sollte die Flanke auch eine Nanosekunde oder kuerzer lang sein.
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