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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Emitterschaltung als Laserdiodentreiber


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Autor: Jonas Bucher (Gast)
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Hallo,

ich möchte eine ganz normale Laserdiode mit ca. 10MHz modulieren; 
sämtliche Lasermodule, trieber,... fallen hier schonmal vollkommen weg, 
da sie entweder außerhalb meines (Schüler-)Budgets liegen, oder bei ca. 
100kHz schlappmachen. Die Kontrolle der Leistung über den 
Monitordiodenstrom ist mir eigentlich nicht wichtig, da die Diode 
sowieso vor jedem Betrieb mit einem Poti auf die optimale Leistung 
eingestellt wird.

Momentan habe ich zwischen 5V und Anode ein Poti zur Leistungsregelung, 
die Kathode wird über 100Ohm an den Kollektor eines 2N2222 verbunden, 
sie hängt außerdem über 1k an Masse. Der Transistor in Emitterschaltung 
wird bisher einfach mit Vorwiderstand (an der Basis) betrieben.

Das ganze System ist jetzt relativ langsam (hat bei 500kHz noch 
wunderbar funktioniert, aber jetzt nicht mehr).... Außerdem "verhunzt" 
mir die Schaltung das Ausgangssignal des LTC6900 von 5Vpp auf ca. 4Vpp, 
was ich eigentlich vermeiden wollte.

Ich nehme an, dass mein Fehler bisher ist, dass der Transistor ständig 
in Sättigung kommt?!
Habt Ihr vielleicht irgendwelche Tipps, Vorschläge, ... ?

Danke und viele Grüße
Jonas Bucher

Autor: Floh (Gast)
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Wie wärs mit einem Schaltplan? So klingt das doch recht wirr.
:-)

Autor: Jonas Bucher (Gast)
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das ist der Schaltplan, der bei 500kHz optimal funktioniert hat, oben 
halt noch ein Poti statt nem einfachen Widerstand

Autor: jrg (Gast)
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nimm einfach einen FET. BS170 oder BSS138 in SMD

Autor: ArnoR (Gast)
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Die Ursachen für das langsame Schalten sind der Basiswiderstand R3 und 
die Sättigung des Transistors. Viel besser wird es, wenn du R1 in den 
Emitter legst und einen niederohmigen Basisspannungsteiler einsetzt, der 
den Transistor nicht übersteuert.
Oder wie schon gesagt einen kleinen Mosfet einsetzen.

Autor: Falk B. (falk)
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@  Jonas Bucher (Gast)

>ich möchte eine ganz normale Laserdiode mit ca. 10MHz modulieren;

Jaja.

>100kHz schlappmachen. Die Kontrolle der Leistung über den
>Monitordiodenstrom ist mir eigentlich nicht wichtig, da die Diode
>sowieso vor jedem Betrieb mit einem Poti auf die optimale Leistung
>eingestellt wird.

;-)
Dream on. Warum glaubst du, macht man so einen Aufwand mit dem 
Monitordiodenstrom?

>sie hängt außerdem über 1k an Masse. Der Transistor in Emitterschaltung
>wird bisher einfach mit Vorwiderstand (an der Basis) betrieben.

Was schon mal grottenschlecht ist.

>Das ganze System ist jetzt relativ langsam (hat bei 500kHz noch
>wunderbar funktioniert, aber jetzt nicht mehr)

Da hast du noch Glück gehabt.

>.... Außerdem "verhunzt"
>mir die Schaltung das Ausgangssignal des LTC6900 von 5Vpp auf ca. 4Vpp,
>was ich eigentlich vermeiden wollte.

Schon mal überlegt, dass eine LaserDIODE, mit einem STROM gesteuert 
wird? Und gerade Laserdioden sind da sehr empfindlich bzg. Überstrom.

>Habt Ihr vielleicht irgendwelche Tipps, Vorschläge, ... ?

Lies mal was zuim Thema im Internet. Nein, hab keine Links parat, hab 
mich aber vor langer Zeit mal mit dem Thema befasst.

1.) Man braucht eine Konstantstromquelle. Punkt!
2.) die kann man relaitv leicht mit einem Transistor in 
Kolletorschaltung bauen, sie Link.
3.) Die Stromregelung ist nicht zum Spass da, wenn gleich man es 
VORSICHTIG auch ohne probieren kann.
4.) Laserdioden haben einen Schwellstrom, unterhalb dessen sie nicht wie 
ein laser sondern eine LED laufen. Tut denen nicht weh, bringt aber kein 
(gebündeltes) Laserlicht.
5.) Diese Schwelle ist temperaturabhängig, genauso wie die Kennlinie 
Strom-> Licht. Darum muss eine Regelung per Monitordiode sein.

6.) auf die Schnelle. R3 entfällt, Ansteuerung direkt an der Basis, R1 
kommt zwischen Emitter und Masse, dann hast du eine brauchbare 
Konstantstromquelle.

MFG
Falk

Autor: Falk B. (falk)
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P S Probier das besser erstmal mit einer LED anstelle der Laserdiode 
aus, die ist billiger wenn was schief geht. Miss Spannungen und Ströme 
mit dem Oszi.

Autor: ArnoR (Gast)
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Falk Brunner schrieb:
> auf die Schnelle. R3 entfällt

Ist nicht gut, da er mit 5V ansteuert. Der Transistor wird total 
übersteuert.

Falk Brunner schrieb:
> R1 kommt zwischen Emitter und Masse

Hatte ich ja schon gesagt.

Falk Brunner schrieb:
> dann hast du eine brauchbare Konstantstromquelle.

Hat er nicht, weil der Transistor übersteuert wird und nicht aktiv 
linear arbeiten kann. Der Strom wird durch die Widerstände R1, R2, R4 
und den eingeprägten Basisstrom bestimmt.

Autor: Knut (Gast)
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Falk, FASS!!!

Autor: Falk B. (falk)
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@  ArnoR (Gast)

>> auf die Schnelle. R3 entfällt

>Ist nicht gut, da er mit 5V ansteuert. Der Transistor wird total
>übersteuert.

Da wird gar nicht übersteuert, schon gar nicht wenn du die Quelle nicht 
kennst. Und eine Kollektroschaltung mit Basiswiderstand zu kastrieren 
ist Müll.

>> R1 kommt zwischen Emitter und Masse

>Hatte ich ja schon gesagt.

Hat sich überschnitten, als ich mein Posting schieb war deins noch nicht 
sichtbar.

>> dann hast du eine brauchbare Konstantstromquelle.

>Hat er nicht, weil der Transistor übersteuert wird und nicht aktiv
>linear arbeiten kann.

Wieso denn? Das kommt auf den Ansteuerpegel an.

> Der Strom wird durch die Widerstände R1, R2, R4
> und den eingeprägten Basisstrom bestimmt.

Nix eingeprägter Basistrom, wir reden von einer KOLLEKTORSCHALTUNG, 
welche als Konstantstromquelle arbeitet. Die wird NIEDEROHMIG 
angesteuert, der Basisstrom stellt sich über die Stromgegenkopplung ein. 
Es gibt KEINEN Basiswiderstand.

Und ja, das war nur ein Tipp auf die Schnelle, der nich in allen 
Parametern voll angepasst ist. Wenn alles mit 5V läuft muss man da noch 
was tun, schon klar.

MFG
Falk

Autor: Falk B. (falk)
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Rawufff

Autor: ArnoR (Gast)
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Falk Brunner schrieb:
> Wenn alles mit 5V läuft muss man da noch was tun, schon klar.

Da hättest du dir alles Gesülze eben sparen können.

Autor: Falk B. (falk)
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Nasenbär.

@Op

Im Anhang eine einfache Schaltung, die deutlich besser als dein Status 
Quo sein dürfte. R3 stellt den Schwellstrom ein, ist hier mal ins Blaue 
geraten mit ~2V Laserdiodenspannung und 10mA dimensioniert. R1 stellt 
den Pulsstrom ein, über ihm fällt konstant ca. 1V ab. Den Rest erklärt 
dir der Herr Ohm. LED2 muss eine rote LED mit 20mA Nennstrom sein.

MfG
Falk

Autor: Jonas Bucher (Gast)
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@Falk: Deine ganze Kritik - so richtig sie sein mag - oben ist mir 
durchaus bekannt, auch die Sache mit dem Monitordiodenstrom, welcher 
wohl eher interessant wird, wenn man die Diode mit konstanter Leitung 
betreiben will. Für mein Experiment ist es aber durchaus ausreichend, 
wenn ich die Leistung mit dem Poti ungefähr so einstelle, dass bei 
Logisch-High die Schwelle über- und bei Low unterschritten wird. Das 
wird sowieso vor jedem Versuch neu eingestellt.

Trotzdem herzlichen Dank für die Unterstützung.

Die Sache mit der LED weiter unten werde ich morgen gleich testen! Ist 
glaub ich besser hier, als eine Treiberschaltung mit Monitordiodenstrom, 
was bei 10MHz für mich zu schwer umsetzbar sein wird.

Autor: aaaaa (Gast)
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Nein der Strom durch die Leuchtdiode muss UNBEDINGT anhand des 
Monitordiodenstroms geregelt werden!

Ich mach mal ein Beispiel: Du sitzt an einem heißen Sommertag in deinem 
Kämmerchen und machst ein Experiment. Du experimentierst schon recht 
lange und hast die Diode soeben wieder neu eingestellt. Dann gehst du 
weg/ins Bett/zum Abendessen und willst dich erst morgen wieder drum 
kümmern.

Am nächsten Tag, ein kühler Verregneter Tag, schaltest du das Ding 
wieder ein um es zu justieren. Der Laser blitzt auf, wird zur LED und 
ist zu nix mehr zu gebrauchen.

Warum? Du hattest "gestern" den Strom weit hochdrehen müssen da dein 
Aufbau sehr warm war => Höhere Schwellenspannung.
Dann wurds aber kalt. Dadurch gibst du (die Kennlinie ist SEHR steil!) 
viel zu viel Strom drauf und es raucht dir ab.

Auch während des Versuchs hast du immer verändernde Bedingungen, da sich 
deine Diode aufheizt ( der Chip innen drin ist sehr klein und hat wenig 
Wärmekapazität, drum geht das innerhalb kurzer Zeit!) und damit an 
Leistung verliert.

Es gibt schon einen Grund warum soviel Aufwand getrieben wird mit den 
Lasern ;-)

Autor: Jonas Bucher (Gast)
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Ja, das kenn ich in der Tat, mit der steilen Kennlinie.

Zeig mir nen Treiber, den ich mit 10MHz modulieren kann, dann kümmer ich 
mich um den Monitordiodenstrom ;)

Ich experimentier jetzt nun schon ca. ein Viertel Jahr - im Rahmen 
meiner Facharbeit - mit Laserdioden - vorher halt eben mit 500kHz. Ich 
hab in dieser Zeit schon einige Laserdioden geschrottet, aber keine 
einzige in der oben gezeigten Emitterschaltung.... ich musste eben 
regelmäßig das Poti neu justieren...

Autor: T. F. (sar)
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Jonas Bucher schrieb:
> Zeig mir nen Treiber, den ich mit 10MHz modulieren kann

-> MOSFet Konstantstromquelle mit OPV

Wie sind die Daten deiner Laserdiode? Strom, Spannung, Kapazität?

bis 10MHz modulieren: analog / digital?

Autor: ArnoR (Gast)
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Jonas Bucher schrieb:
> Zeig mir nen Treiber, den ich mit 10MHz modulieren kann

Das habe ich und Falk Brunner gestern bereits getan. Mit praktisch jedem 
bipolaren oder Mos-Transistot geht das, nur eben nicht mit deiner 
Beschaltung.

Autor: Joe G. (feinmechaniker) Benutzerseite
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Jonas Bucher schrieb:
> Zeig mir nen Treiber, den ich mit 10MHz modulieren kann, dann kümmer ich
> mich um den Monitordiodenstrom ;)

So fast alle Treiber von iC-Haus
IC-NZN, IC-NZP, ... von CW – 155 MHz

Autor: ohhhh leck (Gast)
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Jeder Brenner kann da und da sind nichtmal Monitordioden in der LD 
eingebaut... Scheint nicht soo zwingend zu sein...

Autor: Falk B. (falk)
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@ohhhh leck (Gast)

>Jeder Brenner kann da und da sind nichtmal Monitordioden in der LD
>eingebaut... Scheint nicht soo zwingend zu sein...

Wie kommst du zu dieser irrigen Annahme?

Autor: ohhhh leck (Gast)
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Na dann bau mal eine DVD Brenner auseinander und nimmt dir mal die 
Laserdiode darin vor (die 650nm) und mess mal da rein. Weiterhin sollte 
auffallen das nur 2 Pine angeschlossen sind und einer davon ist zudem 
noch das Gehäuse...
War bisher bei allen so und ich hab da schon ne ganze Menge von 
verwertet.
Ich würde mich aber wirklich freuen wenn man eine mit Monitordiode dabei 
wäre.

Autor: ohhhh leck (Gast)
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635nm meine ich...

Autor: Falk B. (falk)
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Es ist durchaus möglich, dass die Regelung direkt in der Diode ist.

Autor: ohhhh leck (Gast)
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Joah, ist sie aber wohl nicht, da zum Teil auch C-Mount Dioden verbaut 
sind bei denen man durchaus unter dem Mikroskop sieht das da keine 
Regelung eingebaut ist.
Denk mal nach, wär auch ziemlicher quatsch da noch eine Regelung 
dazwichen zu bauen.

Autor: ohhhh leck (Gast)
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Im Datenblatt spricht übrigenes auch von einer blanken Diode ohne 
schnickschnak.

Autor: Random .. (thorstendb) Benutzerseite
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Hi,

nen LD Treiber hab ich auch mal entwickelt, allerdings mit 
(differentiellen) ILDA Eingang, Standby-Strom (für DPSS) und 
Stromregelung. Wie schnell die ist, kann ich leider nicht messen, da ich 
keinen gescheiten Frequenzgenerator hab :-)

Interressant wäre für dich vllt., dass ich die Stromregelung mit einem 
OPV und, an dessen Ausgang, einem Leistungstransistor gemacht habe. 
Rückkopplung/Strommessung über einen 1Ohm Widerstand, der nach Masse 
geht.

LD liegt mehr oder minder mit Anode an +Ub, Kathode an C, R_mess an E 
und GND. Rückkopplung zwischen E und R_mess, diese an -IN vom OPV.
+IN vom OPV ist der Eingang, in den ich mit 100k einkoppel.

Grosses Manko an dieser Schaltung ist, dass die LDs idR. die Kathode 
(wenn ich mich jetzt nicht irre) am Gehäuse haben, und bei Masseschluss 
über z.B. das Mount in den ewigen Siliziumhimmel übergehen. Vielleicht 
lässt sich dies Lösen, indem man die LD zwischen dem R_mess und GND 
setzt, müsste ich mir mal genauer anschauen.


Frage zu diesem Thema doch mal auf www.mylaserpage.de an, das ist ein 
guter Bekannter, der entwickelt und verkauft seit langer Zeit u.a. LDs 
und Treiber für relativ kleines Geld (HobbyBereich).


VG,
/th.

Autor: ohhhh leck (Gast)
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Im Amateurfunk gibt es auch ein paar Menschen die ATV über Laserdioden 
machen. Gegenseite ist dann afaik ein Photomultiplier.
Soweit ich weis waren da sogar Pläne und Layouts dabei.

Autor: ohhhh leck (Gast)
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Autor: Jørg (Gast)
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Die Luxeon Rebel LEDs haben nur 15ns Anstiegs/Abfallzeigen:
http://www.luxeonstar.com/kb_results.asp?s=rise+time

Vielleicht wäre das für die interessant.

Ich hatte in meiner Dipl.Arbeit Video über IR-20LEDs übertragen.

Autor: Jonas Bucher (Gast)
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Nochmal herzlichen Dank an alle!

Für mich schauen die IC's vom iC-Haus sehr interessant aus.

Ich denke, ich werd mir iC-HK und iC-WK bestellen...

MfG
Jonas Bucher

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