Mal wieder ne Dumme Frage von mir in Richtung Transimpedanz-Verstärker und einer Photodiode, welche zur Reduzierung der Kapazität mit -12V vorgespannt wird. Aufgebaut habe ich den TIA aus dem Bild im Anhang. In der Praxis macht das Ding 140MHz-150MHz Bandbreite, kein schlechter Wert ;-) Nur eine Frage zur Filterung der Reversespannung habe ich. Macht meine Batterie an Kondensatoren am Anoden-Pin bzw. der PI-Filter hinter dem Schaltregler überhaupt einen Sinn? Der Photostrom, welchen die Photodiode ja generiert, wird durch den OPV-Ausgang geliefert und passiert die Kondensatoren+PI-Filter ja erst kurz vor der "Versenkung" in der -12V-Quelle. Okay, der PI-Filter sorgt noch dafür, dass die -12V-Leitung EMV-Betrachtet nichts aussendet, da ich Ihn direkt hinter dem Schaltregler platziert habe. Vielen Dank schonmal
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Wenn man die 150 MHz Bandbreite haben will, muss man layoutmaessig was bringen. Ich wuerde zu den verschiedenen Kondensatoren vielleicht einen 1nF hinzufuegen. Erzaehl uns dann mal welche Bandbreite erreicht wurde.
Hallo Ruepel, danke für die schnelle Antwort. Mit der BW bin ich soweit erstmal zufrieden ;-) Meine Frage war eher allgemein gestellt, ob die platzierten Kondensatoren und der Filter nach der "getanen Arbeit des Photostroms" (Über R_f einen Spannungsabfall erzeugt und durch die PD geflossen) überhaupt noch einen Nutzen haben? Achso, das fehlt in der Zeichnung noch, die Vcc/Vss-Pins des OPV haben vor dem Stützkondensator noch einen 0402-Ferrite Bead mit 5Ohm@100Mhz In etwas weiterer Entfernung sind zusätzlich noch zwei 4,7uF-X7R untergebracht für die zusätzliche Stützung des OPVs.
Also erfüllen die Abblockondensatoren an dieser Stelle und der PI-Filter durchaus Ihren Sinn? Ich kann es leider nicht mehr testen und durch die Theorie komme ich leider auf kein vernüftiges Ergebnis.
Haaaaallloooooo, gibt es noch jemanden, der sich mir erbarmt und mir eine Antwort gibt? Mir ist diese Frage sehr wichtig ;-) Weil irgendwie bin ich zu Stulle, mir einen Reim daraus zu machen. @Kai Klaas: Könnte du zum Beispiel vielleicht mal kurz in diesen Thread reinschauen? ;-)
Die extra Filterung macht sehr viel Sinn, je nach Anforderungen sollte die sogar noch besser werden. In den meisten Anwendungen ist der Photostrom recht kleine, und der Genaue Wert der Vorspannung eher nebensächlich. Da kann man der Filterung für die Vorspannung noch durch aus einen Widerstand spendieren. Kritisch sind vor allem HF Störungen auf der Vorspannung, die koppeln über die Kapazität der Photodiode mit in das Signal ein.
>@Kai Klaas: >Könnte du zum Beispiel vielleicht mal kurz in diesen Thread reinschauen? Ja gerne... Die Parallelschaltung von unterschiedlichen Caps kann man machen, wenn der große Cap einen nennenswerten ESR hat, also ein Elko oder Tantal ist. Das dämpft dann unerwünschte Parallelresonanzen der Caps. Bei keramischen Highcaps mit ihren ultrakleinen ESR ist Parallelschaltung unterschiedlicher Caps aber nicht zu empfehlen. Garantiert unkritisch ist lediglich das Parallelschalten identischer Caps gleicher Kapazität und Bauform. Bei anderen Werten kann es klappen, ist aber eher unwahrscheinlich. Lange Rede kurzer Sinn, mache den Cap am Ausgang des Switchers zum Teil des Pi-Filters und nehme nur einzelne 10µF/35V/X7R Caps dafür. Verwende eine SMD-Induktivität mit möglichst hochliegender Eigenresonanzfrequenz. Bei 6,8µH ergibt sich wegen R > SQRT(2 x 6,8µ/10µ)= 1,2R ein erforderlicher Mindesbedämpfungswiderstand von 1,2R in Serie zur Induktivität. Also mußt du zum Eigenwiderstand der Drossel noch soviel zusätzliches R dazugeben, daß du auf insgesamt >=1,2R kommst. C1 und C2 beim OPamp würde ich weglassen, falls C11 wieder ein 10µF/35V/X7R ist. Verbinde die Anode der Fotodiode (also C11) über einen 10k Widerstand mit den gesiebten -12V, so wie hier in Beispiel 5 gezeigt: http://usa.hamamatsu.com/assets/applications/SSD/si_pd_circuit_examples.pdf
Nachtrag: Ob ein 10k Widerstand eine gute Wahl ist, hängt natürlich auch von der Signalgröße, also dem Strom durch die Fotodiode ab. Wenn die Fotodiode langdauernd viel Strom zieht, mußt du den 10k Widerstand natürlich entsprechend verkleinern oder gar durch einen OPamp-Buffer ersetzen. Wie Ulrich schon geschrieben hat, ist die genau Größe der Vorspannung oft unwichtig. Langsame Fluktuationen von ein paar 100mV bis vielleicht 1V sind wohl zulässig in deiner Anwendung?
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Ulrich schrieb: > Kritisch sind vor allem HF Störungen auf der Vorspannung, > die koppeln über die Kapazität der Photodiode mit in das Signal ein. Wie meinst du das, dass HF-Störungen über die Kapazität der PD miteinkoppeln? Über die Sperrschichtkapazität? Kai Klaas schrieb: > Ja gerne... Vielen Dank ;-) > > Lange Rede kurzer Sinn, mache den Cap am Ausgang des Switchers zum Teil > des Pi-Filters und nehme nur einzelne 10µF/35V/X7R Caps dafür. Wenn der PI-Filter weiter entfernt vom Schaltregler ist, dann macht es aber durchaus Sinn, diesen komplett mit eigenständigen Cs aufzubauen, oder? Klar, am besten wäre der Filter direkt hinter dem Regler, dies ließ sich durch den großen Kondensator aber leider nicht realisieren. Okay, dann können die 100n X7R entfallen > > Verwende eine SMD-Induktivität mit möglichst hochliegender > Eigenresonanzfrequenz. Bei 6,8µH ergibt sich wegen R > SQRT(2 x > 6,8µ/10µ)= 1,2R ein erforderlicher Mindesbedämpfungswiderstand von 1,2R > in Serie zur Induktivität. Also mußt du zum Eigenwiderstand der Drossel > noch soviel zusätzliches R dazugeben, daß du auf insgesamt >=1,2R > kommst. Meine Spule hat ein R_DC=2,8Ohm, passt also. Ist ne SMD-Ferrit-Spule L-1206F 6,8µ von Reichelt (http://www.reichelt.de/Fest-Induktivitaeten-SMD/L-1206F-6-8-/3//index.html?ACTION=3&GROUPID=3178&ARTICLE=72983&SHOW=1&START=0&OFFSET=500&;) Mit dem SerienR hatte ich schonmal in einem anderen Beitrag zu PI-Filtern von dir gelesen und darauf geachtet ;-) > C1 und C2 beim OPamp würde ich weglassen, falls C11 wieder ein > 10µF/35V/X7R ist. Ist es! Dann macht die weitere kleinere Staffelung für noch höhere HF keinen Sinn? >Verbinde die Anode der Fotodiode (also C11) über einen > 10k Widerstand mit den gesiebten -12V, so wie hier in Beispiel 5 > gezeigt: > > http://usa.hamamatsu.com/assets/applications/SSD/si_pd_circuit_examples.pdf Okay, dass kann ich noch einbauen. Dankeschön Ich zitiere mich nochmal kurz selber: >Meine Frage war eher allgemein gestellt, ob die platzierten >Kondensatoren und der Filter nach der "getanen Arbeit des Photostroms" >(Über R_f einen Spannungsabfall erzeugt und durch die PD geflossen) >überhaupt noch einen Nutzen haben? Weil den "sauberen Photostrom" ja eigentlich durch der OPV liefert, oder? Klar, im einem Stromkreis gibt es immer einen KREIS, aber irgendwie komme ich mit der negativen Spannung nicht klar. Weil wenn ich eine normale positive Spannung filtern möchte, dann baue ich ja kurz vor der Zuführung zu Masse auch keine Abblockkondensatoren mehr ein.
Kai Klaas schrieb: > Wie Ulrich schon geschrieben hat, ist die genau Größe der Vorspannung > oft unwichtig. Langsame Fluktuationen von ein paar 100mV bis vielleicht > 1V sind wohl zulässig in deiner Anwendung? Ja, das wäre kein Problem. Bei geschätzten 1...100uA Photostrom haut das hin. Dann würde halt bei 100uA die Grenzfrequenz leicht absinken, dass ließe sich tolerieren. Zumal mir gerade einfällt, dass die PD eh für -10V von Hamamatsu spezifiziert ist. Die -12V habe ich nur deswegen, weil ich keinen invertierenden Schaltregler mit -10V gefunden habe.
Die Filterung sollte man schon 2 fach haben. Die meisten Störungen gleich am Schaltregler beseitigen. Da es auf ein paar mV weniger nicht ankommt darf man ruhig da auch einen Widerstand oder eine Induktivität mit viel Widerstand nehmen. Trotzdem macht auch ein 2. Filter direkt am OP Sinn, denn es gibt ggf. auch noch Störungen die bis dahin eingefangen werden, und man eher die richtige Masse. Da reicht dann in der Regel ein Kondensator - ich würde eher 10 nF nehmen, die sind von der Tendenz weniger Empfindlich auf mechanische Einflüsse. Nur falls wider Erwarten noch niederfrequente Störungen drauf sind würde ein 1µF oder 10 µF Elko noch Sinn machen. Ob es wirklich nötig ist, hängt von der Signalstärke ab, die man empfangen will. Auch wenn der Filter räumlich getrennt ist, muss der Kondensator vor der Induktivität nicht noch mal extra hin, das kann sogar eher kontraproduktiv sein, weil Störungen in die Masse eingekoppelt werden. Beim Filter am Regler darf man auch ruhig 2 Induktivitäten haben, also auf der Verbindung zum einzeichneten Pi Filter ruhig auch noch einen Widerstand/ eine Induktivität.
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>Ist es! Dann macht die weitere kleinere Staffelung für noch höhere HF >keinen Sinn? Hat früher mit Tantals teilweise Sinn gemacht. Heute, mit keramischen Highcaps gibt es fiese Resonanzen. Im Anhang ist ein Beispiel gezeigt. >Weil den "sauberen Photostrom" ja eigentlich durch der OPV liefert, >oder? Klar, im einem Stromkreis gibt es immer einen KREIS, aber >irgendwie komme ich mit der negativen Spannung nicht klar. Hhm, keine Ahnung, was du da sagen willst... Für die hochfrequenten Anteile deines Nutzsignals schafft C11 einen Kurzschluß nach Masse. Sie kommen garnicht bis zum Pi-Filter. Für die ist bei C11 Endstation. Das Pi-Filter-Gedöns machst du aus einem anderen Grund: Ulrich hat ja schon geschrieben, daß Störungen vom Switcher über die Detektorkapazität in den Verstärker gelangen können und irrtümlich mitverstärkt werden. Diese Störungen dürfen deshalb nicht weiter als bis C11 gelangen, wo sie ebenfalls zur Masse kurzgeschlossen werden. Das Pi-Filter brauchst du nur, weil du keinen unendlich guten C11 verbauen kannst, sondern nur einen Cap mit endlicher Kapazität also endlicher Impedanz. Außerdem willst du verhindern, daß der Switcher "strahlt". >Weil wenn ich eine normale positive Spannung filtern möchte, dann baue >ich ja kurz vor der Zuführung zu Masse auch keine Abblockkondensatoren >mehr ein. Doch, eigentlich schon. Oder verstehe ich dich nicht richtig?
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Kai Klaas schrieb: > Hat früher mit Tantals teilweise Sinn gemacht. Heute, mit keramischen > Highcaps gibt es fiese Resonanzen. Im Anhang ist ein Beispiel gezeigt. Okay, also parallel von Kondensatoren nur, wenn gleiche Kapazität oder der eine z.B. Tantal und der andere X7R. > Hhm, keine Ahnung, was du da sagen willst... Vielleicht wird es mit der "Zeichnung" klarer. > Für die hochfrequenten Anteile deines Nutzsignals schafft C11 einen > Kurzschluß nach Masse. Sie kommen garnicht bis zum Pi-Filter. Für die > ist bei C11 Endstation. In diese Richtung nach -12V ist mir eine Filterung des Nutzsignals doch eigentlich egal, oder? > Das Pi-Filter-Gedöns machst du aus einem anderen Grund: Ulrich hat ja > schon geschrieben, daß Störungen vom Switcher über die Detektorkapazität > in den Verstärker gelangen können und irrtümlich mitverstärkt werden. Okay, dass wusste ich nicht, dass das Halbleitermaterial auch Störungen einfängt. Dann machen die Metallgehäuse der PDs ja doch einen Sinn ;-) > Diese Störungen dürfen deshalb nicht weiter als bis C11 gelangen, wo sie > ebenfalls zur Masse kurzgeschlossen werden. Das Pi-Filter brauchst du > nur, weil du keinen unendlich guten C11 verbauen kannst, sondern nur > einen Cap mit endlicher Kapazität also endlicher Impedanz. Also geht es hier um die Störungen, welche in die Falsche Richtung von -12V in Richtung "virtuelle Masse" laufen, dass diese "Geisterfahrer" gestoppt werden?
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>In diese Richtung nach -12V ist mir eine Filterung des Nutzsignals doch >eigentlich egal, oder? Da der OPA657 ein typischer OPamp ist und der "-" Eingang wie ein virtueller Massepunkt wirkt, fließt in den "-" Eingang kein Strom hinein. Es fließt also durch D1 und Rf//Cf der gleiche Strom. Ist der eine verseucht, ist es auch der andere. Also darf durch D1 kein Störstrom fließen. Also muß die -12V Spannung gründlich gesiebt werden, mittels Pi-Filter und dann noch mal mit C11. >Okay, dass wusste ich nicht, dass das Halbleitermaterial auch Störungen >einfängt. Dann machen die Metallgehäuse der PDs ja doch einen Sinn ;-) Nein, nein, nicht "einfängt", "durchläßt". Die Detektorkapazität (3pF) läßt Störungen vom Switcher DURCH. Für Störspannungen, die vom Switcher kommen, verhält sich deine Schaltung wie ein invertierender Verstärker! Siehe Anhang. >Also geht es hier um die Störungen, welche in die Falsche Richtung von >-12V in Richtung "virtuelle Masse" laufen, dass diese "Geisterfahrer" >gestoppt werden? Die Störungen müssen daran gehindert werden, vom TIA mitverstärkt zu werden.
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Kai Klaas schrieb: >>In diese Richtung nach -12V ist mir eine Filterung des Nutzsignals doch >>eigentlich egal, oder? > > Da der OPA657 ein typischer OPamp ist und der "-" Eingang wie ein > virtueller Massepunkt wirkt, fließt in den "-" Eingang kein Strom > hinein. Es fließt also durch D1 und Rf//Cf der gleiche Strom. Ist der > eine verseucht, ist es auch der andere. Also darf durch D1 kein > Störstrom fließen. Also muß die -12V Spannung gründlich gesiebt werden, > mittels Pi-Filter und dann noch mal mit C11. Genau das meinte ich, eigentlich fließt der Strom doch nur vom OPV-Out durch Rf//Cf durch D1 und dann nach -12V. Deswegen meine Frage, ob nach D1 noch eine Filterung sinnvoll ist, weil der negative Schaltregler ja eigentlich nur als "Stromsenke" dient. Aber klar, wenn die -12V unsauber sind, dann wirkt sich das irgendwie auch wieder auf den Strom aus. Habe da anscheinend eine grundlegende Blockade im Kopf wegen der negativen Spannung. >>Okay, dass wusste ich nicht, dass das Halbleitermaterial auch Störungen >>einfängt. Dann machen die Metallgehäuse der PDs ja doch einen Sinn ;-) > > Nein, nein, nicht "einfängt", "durchläßt". Die Detektorkapazität (3pF) > läßt Störungen vom Switcher DURCH. Für Störspannungen, die vom Switcher > kommen, verhält sich deine Schaltung wie ein invertierender Verstärker! > Siehe Anhang. >>Also geht es hier um die Störungen, welche in die Falsche Richtung von >>-12V in Richtung "virtuelle Masse" laufen, dass diese "Geisterfahrer" >>gestoppt werden? > > Die Störungen müssen daran gehindert werden, vom TIA mitverstärkt zu > werden. Das verstehe ich jetzt. Klar, kleine Störungen auf Spannungsebene auf der -12V Leitung können durch die für HF leitene Sperrschichtkapazität somit auch bis zu Rf gelangen, müssen also gefiltert werden. Mit deiner Simulation ist ne gute Idee, was man dort sieht, wird in Praxis ja noch von der NoiseGain des OPVs überlagert, oder? Ich habe das auch versucht mit LTSpice, nur irgendwie fängt meine Transient-Simulation immer an zu schwingen. Dachte es liegt am Model des OPA657, nur wenn ich diesen als normalen invertierenden Verstärker in der Simulation beschalte, dann arbeitet dieses Model aber problemlos. Falls du Lust hast, kannst ja mal gerne in die Simulation im Anhang rein gucken liebguck Ich habe jetzt nochmal ein Bild gemacht, wie ich es dann nach euren Vorschlägen aufbauen würde. Passt das so?
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>Deswegen meine Frage, ob nach D1 noch eine Filterung sinnvoll ist, weil >der negative Schaltregler ja eigentlich nur als "Stromsenke" dient. Du mußt die einzelnen Effekte fein säuberlich auseinanderhalten. Da du ein zeitlich invariantes, lineares System hast, ist das Endergebnis die ungestörte Überlagerung der Einzeleffte. Deshalb kannst du Effekt für Effekt getrennt analysieren. Der Haupteffekt ist die Funktion des OPamp als TIA. Der OPamp sieht dabei die -12V nicht, nur die sehr niedrige Impedanz von C11, die aus dem Verstärker für die Fotoströme einen TIA macht. Gut, da ist noch R1=10G, aber der spielt nur für DC eine Rolle. Die 12V Sperrspannung hat für den TIA lediglich den Effekt, daß die Fotodiode mit einer verkleinerten Sperrschichtkapazität in Erscheinung tritt. >Das verstehe ich jetzt. Klar, kleine Störungen auf Spannungsebene auf >der -12V Leitung können durch die für HF leitene Sperrschichtkapazität >somit auch bis zu Rf gelangen, müssen also gefiltert werden. Das ist der zweite Effekt: Störungen von der Hilfsspannung dringen, so wie in meiner Simu gezeigt, in den Verstärker ein und erscheinen zusätzlich am Ausgang des OPamp, als lineare Überlagerung zum Nutzsignal. >Mit deiner Simulation ist ne gute Idee, was man dort sieht, wird in >Praxis ja noch von der NoiseGain des OPVs überlagert, oder? Das ist der dritte Effekt: Bei der Rauschanalyse tritt der OPamp mit seiner Noise Gain in Erscheinung. Das Spannungs- und Stromrauschen des OPamp erscheint, chrakteristisch für einen TIA verstärkt, zusätzlich am Ausgang des OPamp, als lineare Überlagerung zum Nutzsignal und dem obigen Störsignal. Jetzt gibt es noch zusätzlich etwas zu bedenken: Der OPamp ist außerordentlich schnell. Das bedeutet, daß man auch die passiven Bauteile HF-mäßig modellieren muß, also mit zusätzlichem ESL und ESR. Das gilt insbesondere für C11, weil er im Haupteinzugsbereich des OPamp liegt. Der 10k Widerstand isoliert wahrscheinlich das Pi-Filter sehr effektiv vom OPamp. Aber eventuell ist es sinnvoll, statt eines 10k Widerstands zwei 4k7 Widerstände in Serie zu verwenden. Auch kann es sinnvoll sein, aus C11 einen "Tantal" zu machen, in dem man ihm einen 0R47 Widerstand in Serie schaltet. Das kann sehr effektiv HF-Resonanzen bedämpfen, die in Verbidnung mit der ESL der Fotodiode entstehen können. Ja, auch die Fotodiode sollte vollständig HF-mäßig modeliert in die Simulation eingehen, also mit der ESL ihrer Anschlußleitungen. Ich wage mal zu behaupten, daß für die Fotodiode keine bedrahtete Ausführung verwendet werden kann. Du hast ja wohl hoffentlich einen sauberen HF-mäßigen Aufbau? Im Anhang findest du das passende Layout eines ähnlichen Projekts.
Nachtrag: Ich würde das Pi-Filter so lassen wie hier: Beitrag "Re: Negative Vorspannung Filtern?" Statt der blauen Leitung würde ich aber einen Widerstand von 1...2R2 verwenden. Und die 100nF Caps würde ich auslöten.
Ich würde auf den Schaltregler in einer analogen, hochsensiblen Umgebung komplett verzichten und lieber ein gut dimensioniertes Linear-Netzteil benutzen. Das wäre der Königsweg. Nicht ohne Grund hat z.B. Femto ja auch ein robustes Netzteil mit einer abgeschirmten Zuleitung usw... Nur im Sinne des - jetzt engen Zeitrahmens - ist es völlig in Ordnung, mit den Schaltreglern erst den Krach zu erzeugen, um ihn dann wieder mühevoll wegzufiltern ;-)
Kai Klaas schrieb: > Die 12V Sperrspannung hat > für den TIA lediglich den Effekt, daß die Fotodiode mit einer > verkleinerten Sperrschichtkapazität in Erscheinung tritt. Das ist klar. > Jetzt gibt es noch zusätzlich etwas zu bedenken: Der OPamp ist > außerordentlich schnell. Das bedeutet, daß man auch die passiven > Bauteile HF-mäßig modellieren muß, also mit zusätzlichem ESL und ESR. > Das gilt insbesondere für C11, weil er im Haupteinzugsbereich des OPamp > liegt. Ich habe versucht aus den Datenblättern der eingesetzten Kondensatoren einen ESR und ESL zu entnehmen, nur leider bin ich da trotz über 100 Seiten nicht fündig geworden. Reichelt: X7R-G1210 10 http://www.reichelt.de/Vielschicht-SMD-G1210-High-Cap/X7R-G1210-10/3//index.html?ACTION=3&GROUPID=5155&ARTICLE=107456&SHOW=1&START=0&OFFSET=500&; Datenblatt http://www.reichelt.de/index.html?;ACTION=7;LA=3;OPEN=0;INDEX=0;FILENAME=A900%252FDATASHEET_SMD_0805_1206_1210.pdf;SID=10TxWNqn8AAAIAAFiKask98c8dd31873884c0f664e785e5f225f2 bzw. habe ich direkt auf der Homepage von Murate noch die pdf im Anhang gefunden. Dort ist ein Verlauf vom ESR über die Frequenz abgebildet, bei 100Hz wäre ESR dann ca. 1Ohm und bei 300kHz nur noch 2mOhm. Diese Werte lassen sich schlecht in LTSpice eintragen ;-) In einem anderen Beitrag (Beitrag "Re: Pi - Filter Berechnung") hast du für einen 47uF Keramischen HighCap ein ESR=10m und ESL=2n angenommen. Sind dies praktische Werte für Keramische Kondensatoren welche du angenommen hast? > Der 10k Widerstand isoliert wahrscheinlich das Pi-Filter sehr > effektiv vom OPamp. Aber eventuell ist es sinnvoll, statt eines 10k > Widerstands zwei 4k7 Widerstände in Serie zu verwenden. Muss ich das isolieren um die Kapazität des PI-Filters vom OPV zu isolieren? Weil im Moment habe ich keinen Widerstand zwischen PI-Filter und Photodiode verbaut! Zwei 4k7 meinst du, um die parasitären L&C zu reduzieren, oder? > Auch kann es > sinnvoll sein, aus C11 einen "Tantal" zu machen, in dem man ihm einen > 0R47 Widerstand in Serie schaltet. Das kann sehr effektiv HF-Resonanzen > bedämpfen, die in Verbidnung mit der ESL der Fotodiode entstehen können. Hmmm, dann mache ich doch den C11-X7R wieder schlechter. Ich dachte das tolle an den keramischen HighCaps ist der geringe ESR gegenüber von Tantals/Elkos. > Ja, auch die Fotodiode sollte vollständig HF-mäßig modeliert in die > Simulation eingehen, also mit der ESL ihrer Anschlußleitungen. Ich wage > mal zu behaupten, daß für die Fotodiode keine bedrahtete Ausführung > verwendet werden kann. Die PD S5971 ist bedrahtet (TO-18 Package), liegt aber direkt auf dem PCB auf, sodass quasi keine Beine mehr übrig bleiben. Komischerweise habe ich von Hamamatsu fast nur bedrahtete PDs gefunden. > Du hast ja wohl hoffentlich einen sauberen > HF-mäßigen Aufbau? Der ist aber sowas von HF mäßig ;-) Ja, habe ich versucht drauf zu achten, -alles schön klein, -kürzeste Wege, -0603&0402 Bauteile, -4Lagen, -Masseflächen überall außer in der Nähe der PD und dem TIA, -OPV mit 5Ohm-FerriteBead+100nF äußerst dicht abgeblockt, -in etwas größerer Entfernung zum OPV sind zusätzlich noch 4u7 X7R-HighCap angeordnet, -50Ohm angepasster Wellenwiderstand der Ausgangsleitung zur SMA-Buchse, die Schaltregler sind maximal räumlich vom Frontend entfernt. Das klingt doch alles nicht schlecht, oder? ;-) Kai Klaas schrieb: > Statt der blauen Leitung würde ich aber einen Widerstand von 1...2R2 > verwenden. Und die 100nF Caps würde ich auslöten. Gut, dann mache ich das so. Hogo Fogo schrieb: > Ich würde auf den Schaltregler in einer analogen, hochsensiblen Umgebung > komplett verzichten und lieber ein gut dimensioniertes Linear-Netzteil > benutzen. Das ist natürlich das Beste, nur setzte die Anwendung es vorraus die +24V zu verwenden JJ ;-)
>In einem anderen Beitrag (Beitrag "Re: Pi - Filter Berechnung") hast du >für einen 47uF Keramischen HighCap ein ESR=10m und ESL=2n angenommen. >Sind dies praktische Werte für Keramische Kondensatoren welche du >angenommen hast? Taiyo Yuden und Epcos haben brauchbare Specs. Z.B.: http://www.yuden.co.jp/productdata/sheet/umk325ab7106km.pdf Aus dem Bildchen liest du ein ESR-Minimum von rund 5mOhm und eine Induktivität von rund 0,5nH ab. In der Simulation variierst du die Werte ein bißchen, um Streuungen durch den Aufbau zu berücksichtigen. Dann kommst du auf meine Werte aus dem anderen Beitrag. >Muss ich das isolieren um die Kapazität des PI-Filters vom OPV zu >isolieren? Nein, nein, "isolieren" meint einfach nur, genügend ohmsche Verluste in den Signalweg einzubringen, daß externe Streukapazitäten und Streuinduktivitäten keine zusätzlichen Resonanzen verursachen können. >Hmmm, dann mache ich doch den C11-X7R wieder schlechter. Ich dachte das >tolle an den keramischen HighCaps ist der geringe ESR gegenüber von >Tantals/Elkos. Tja, besonders niedriges ESR ist nicht immer "toll". In Verbindung mit Induktivitäten können sich extreme Resonanzen bilden. Tantals waren ja gerade so beliebt, weil sie oft genau die richtige Menge ohmscher Verluste mitgebracht haben und Resonanzen ausreichend bedämpfen konnten. Du kannst ja notfalls auch der Fotodiode einen kleinen Widerstand in Serie schalten, wenn du denn Probleme mit Resonanzen haben solltest. Simuliere auch einmal, welchen Einfluß das auf das Nutzsignal hat. Bei den Simulationen geht es nicht in erster Linie darum, die Realität 100%-ig abzubilden. Das schaffst du sowieso nicht, weil die OPamp-Spice-Macros nur Näherungen sind. Es geht vielmehr darum, zu erkennen, wo ein Aufbau kritisch ist, welche Leitungslänge besonders kurz gehalten werden sollte, oder welche Streukapazität besonders gründlich zu minimieren ist. Man simuliert, um von einer Schaltung ein "Gefühl" zu bekommen, wie sie funktioniert, wo ihre Vorzüge und Schwachstellen liegen. Die Simulation ist ein ganz wesentlicher Schritt in der Schaltungsentwicklung, aber nur einer von vielen! >-OPV mit 5Ohm-FerriteBead+100nF äußerst dicht abgeblockt, >-in etwas größerer Entfernung zum OPV sind zusätzlich noch 4u7 >X7R-HighCap angeordnet, Nicht so gut, wenn "größer" wirklich "größer" meint. Auch hier wieder Pi-Filter einsetzen, die direkt beim OPamp angeordnet sind. Auch wieder 4µ7...10µF/X7R verwenden, aber bitte nicht in 1210, sondern <=0805. Notfalls in X5R. Das gilt auch für C11. 5R plus Ferritebead ist in Ordnung. Such dir eine, die bei 1GHz noch 200R Impedanz hat. Wird dann wohl eine 0603-Ausführung sein. >Das klingt doch alles nicht schlecht, oder? ;-) Ja, klingt gut. Mit den heutigen Filterbauteilen (Ferritebeads, keramische Highcaps, etc.) kann man Störungen beinahe beliebig wegfiltern, wenn man es richtig macht. Wir haben beispielsweise eine Anwendung, in der 100nV-Signale vieltausendfach verstärkt werden. Aus Effizienzgründen verwenden wir zur Speisung LM2674 Switcher. Auch ein schneller µC mit RS485-Schnittstelle wird aus der selben Spannungsversorung gespeist. Es ist schon machbar, wenn man sich Mühe gibt.
Die parasitären L und R der Kondensatoren kannst Du mit einem Impedanzmessplatz ganz einfach auslesen. Der erstellt dir sogar das äquivalente Ersatzschaltbild ;-)
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