AD8666 schwingt (transimpedanzverstärker)

Und das Layout, die Anordnung ist Streifenleiterplatte ? oder fliegend, 
mit Draehten ?

Mr. Noob schrieb:
> Liege ich überhaupt richtig, dass wenn die Dioden ausgebaut sind und
> somit nur die Gegenkopplung angeschlossen ist, Out A eigentlich 0 V sein
> sollte.

Was auch immer Out A ist? Wenn du den Ausgang des ersten OPVs meinst:
Nein. Der OPV versucht die Spannungsdifferenz zwischen seinen Eingängen 
zu null zu regeln. Da der nicht invertierende Eingang auf 3/4 der 
Versorgungsspannung liegt (etwa 6,75V bei 9V Betriebsspannung), muss der 
invertierende Eingang auch auf diesem Potential liegen. Und da der 10M 
Widerstand einen DC Pfad ermöglicht, muss auch der Ausgang auf 6,75V 
liegen.

> Zusätzlich das verschalten von zweit weiteren 10pF
> Kondensatoren in Reihe vergrößerten die Amplitude, obwohl ja dadurch
> diese sinken müsste, da die gesamt C kleiner wird.

Nein, es ist logisch, dass sie steigt. Das Problem kommt von der 
Eingangskapazität zusammen mit dem 10M Widerstand. Dies sorgt für eine 
Phasendrehung und Anstieg der Verstärkung bei höheren Frequenzen. Dies 
führt zu Instabilität, wodurch dein Verstärker schwingt. Ziel muss also 
eine Begrenzung der Bandbreite, durch den Kondensator parallel zum 10M 
Widerstand, sein. Je größer dieser ist, desto kleiner wird die 
Grenzfrequenz der Schaltung. Um aus dem instabilen Bereich 
herauszukommen muss du die Kapazität parallel zum 10M Widerstand 
vergrößern und nicht verringern.

>Christian du hast Recht. Habe mal die 2 Kondensatoren auf 100nF erhöht.
>Das schwingen ist komplett weg.

Ja. Und das Signal auch.

Wenn du schon fremde Bildchen hier abdruckst, solltest du wenigstens die 
Quelle nennen! Das ist eine Frage des Anstands und Respekts!

http://www.opengeiger.de/StuttgarterGeigerleV1.pdf

Hast du die Dioden auf ground liegen, oder vorgespannt?
Ich würde sie si weit wie möglich negativ vorspannen, das verkleinert 
das sperrfeld (=kleinere Kapazität) und die ausgeschlagenen Elektronen 
werden quasi abgesaugt. So kannst du auch mit dem Rückkoppelkindensator 
weiter runter. Einfach so 100nF reunlöten bringt es nicht wirklich, da 
du die höchst mögliche Bandbreite haben willst um Impulse aufzuzeichnen. 
Hierfür gibt es Literatur.

Kai Klaas schrieb:
> Wenn du schon fremde Bildchen hier abdruckst, solltest du wenigstens die
> Quelle nennen! Das ist eine Frage des Anstands und Respekts!

Und bei der Gelegenheit könnte er auch anfangen richtige Screenshots von 
seinem DSO zu machen. Das hat immerhin schon einen USB-Anschluss direkt 
unterm Bildschirm.

@BPW34 (Gast)

>Wer kennt einen gut geeigneten OPAMP für genau diesen zweck?
>und eine geeignete Verstärker Schaltung.
>Habe gelesen das das Signal 50 Nano Sekunden vorhanden ist.

Tolle Datengrundlage.

Einen Transimpedanzverstärker, der einen Puls mit ein paar nA (10, 100, 
1000?) mit 50ns Pulsbreite verstärkt, baut man nicht einfach mal so. 
Schon gar nicht auf den Steckbrett!

Naja nur weil Op glaubt was gelesen zu haben wo jemand meint die Länge 
eines Pulses gemessen zu haben von dem Op glaubt, dass er genauso wie 
sein Puls aussieht, muss das noch lange nicht auf Ops Situation 
zutreffen. Sowas taucht ja schon fast im Stundentakt in Threads auf...

Der Puls dürfte schon recht kurz sein, die 50 ns dürften schon in der 
richtigen Größenordnung liegen. Allerdings muss der Verstärker nicht so 
schnell sein - wichtig ist es da nur schneller zu sein als der Abstand 
zwischen Pulsen. Einigermaßen schnell sollte der OP aber schon sein, 
weil die Bandbreite des TIAs einiges niedriger liegen wird als die des 
OPs. Wenn die Pulse hinter dem Verstärker dann 50 µs lang sind dürfte 
das immer noch in Ordnung sein. Die Auswertung wird man vermutlich auch 
nicht so schnell aufbauen wollen.

Passend sollten rauscharme OPs mit J-Fet Eingang oder ggf. auch MOSFET 
Eingang sein. Der oben genannte AD8666 passt also schon. Es ginge ggf. 
auch ein OPA134, OPA350 oder MCP6021. Es hängt halt auch davon ab, was 
man an Stromversorgung hat - Rauscharme OPs verbrauchen halt mehr Strom, 
und die die Spannung muss passen. Je schneller der OP, desto höher die 
Anforderungen an den Aufbau.

Beim OP muss man sich nicht gleich festlegen - die 2 fach OPs nutzen 
praktisch alle die selbe Pinbelegung. Es sollte halt schon ein CMOS oder 
JFET Typ sein. Moderne CMOS Typen brauchen ggf. aber 5 V als Versorgung. 
Für den Anfang ginge z.B. ein TLC727 oder TL072. Die Frage ob es 
schwingt oder nicht hängt halt auch vom Layout ab.

@ BPW34 (Gast)

>    PD1.jpg

Das soll denn DAS sein? Wenigsten den TIA MUSS man solide und kompakt 
aufbauen, zur Not auf Lochraster. Aber SO ein Drahtverhau geht gar 
nicht!

Die BTW34 kann definitiv Strahlung detektieren.

Achte aber darauf, dass der nicht ganz dicht ist und Du somit ein Schild 
für Licht aller Art aufstellen musst, auf dem Steht: Ich darf hier nicht 
rein.

Wir haben das mit einer hauchdünnen, selbstklebenden Alufolie 
hingekriegt.

Gamma Strahlung wird nicht so schnell absorbiert. Da darf es auch 
Normale Alu Folie oder ähnliches sein. Man sollte es aber auch nicht 
übertreiben, denn etwas wird auch da schon absorbiert.

Auch eine elektrische Abschirmung wäre nicht schlecht, damit man nicht 
auch Blitze im Umkreis von einigen km oder HF Störungen mit zählt.

Was ist denn nun die Musterlösung gegen das Schwingen vom Geigerle, 
siehe oben?
Einzig der saubere Aufbau der Schaltung mit dazugehöriger Abschirmung ?

Und was ist mit der alternativen Schaltung mit den BC549C ?
Hätte ich die Wahl, würde ich der Einfachheit doch lieber die probieren.

Danke für die Antwort. Also Vorspannung anlegen?
Jedoch ist mir nicht ganz klar, wo/warum im original Schaltplan  die 
Dioden nicht vorgespannt sein sollen - sieht für mich so aus.
Anoden sind auf Grund und der nichtinvertierte OP Eingang hat eine 
gewisse (positive) Spannung.

Hab ich was übersehen?

Mr. Noob schrieb:
> Bin über jeden Tipp dankbar, da ich schon seit 3 Stunden experimentiere.

Analog.com bietet für Photodioden Verstärker-Lösungen ein Tool an. Deine 
BPW34 ist auch dabei. Ich habe einfach mal etwas eingegeben. Die Peak 
Light Intensity habe ich einfach mal mit 1 W/m² angegeben und es wurde 
eine Schaltung generiert. Als Transimpedanz OPV wurde der AD8651 
gewählt.

https://tools.analog.com/en/photodiode/

https://www.analog.com/en/products/ad8651.html#product-overview

Der AD8651 hat eine Bandbreite von 50 MHz und hat 41 V/us Slew Rate. Der 
AD8666 macht gerade mal 4 MHz und hat nur 3,5 V/us Slew Rate.

Für Gammastrahlung braucht man doch sicher etwas empfindliches?

Kann man mit der BPW34 überhaupt Gammastrahlung messen? Die Wellenlänge 
liegt doch unter 1 pm (Pico-Meter). Und die BPW34 macht bei 350 nm 
(Nano-Meter) schon ziemlich schlapp.
mfg Klaus

ArnoR & Wolfgang,
interessante Infos!
mfg Klaus

Ulrich H. schrieb:
> Der Puls dürfte schon recht kurz sein, die 50 ns dürften schon in
> der
> richtigen Größenordnung liegen. Allerdings muss der Verstärker nicht so
> schnell sein - wichtig ist es da nur schneller zu sein als der Abstand
> zwischen Pulsen. Einigermaßen schnell sollte der OP aber schon sein,
> weil die Bandbreite des TIAs einiges niedriger liegen wird als die des
> OPs. Wenn die Pulse hinter dem Verstärker dann 50 µs lang sind dürfte
> das immer noch in Ordnung sein. Die Auswertung wird man vermutlich auch
> nicht so schnell aufbauen wollen.
>
> Passend sollten rauscharme OPs mit J-Fet Eingang oder ggf. auch MOSFET
> Eingang sein. Der oben genannte AD8666 passt also schon. Es ginge ggf.
> auch ein OPA134, OPA350 oder MCP6021. Es hängt halt auch davon ab, was
> man an Stromversorgung hat - Rauscharme OPs verbrauchen halt mehr Strom,
> und die die Spannung muss passen. Je schneller der OP, desto höher die
> Anforderungen an den Aufbau.

Was könnte man hier für eine Konstant-Spannungsversorgung wählen, die 
keine großen Störungen einbringt? Batterie geht bei mir nicht, da es im 
Dauerbetrieb laufen soll. Wahrscheinlich hänge ich alles an eine PC-USB 
Versorgung (5V).
Wie wäre es mit Step-Up-Regler nach 15V und dann über einen Linearregler 
(7809 ?) wieder runter auf 9V. Dann sollte man doch halbwegs stabile 
Spannung haben, oder?

Max M. schrieb:
> Wahrscheinlich hänge ich alles an eine PC-USB
> Versorgung (5V)

Und wo kommt diese Spannung her? Ja richtig, von einem Schaltnetzgerät. 
Ob ein Stepup sauber ist hängt zudem viel vom Layout ab. Die saubersten 
Spannungsregler sind in der Regel LDOs. Hier gilt wieder, was billig 
ist, ist oft nicht gut.

Such Dir einen Dir passenden Boost.
http://www.ti.com/de-de/power-management/non-isolated-dc-dc-switching-regulators/step-up-boost/boost-converters-integrated-switch/products.html

Und dann einen guten LDO.
http://www.ti.com/de-de/power-management/linear-regulators-ldo/products.html

Und achte auf "noise".
mfg Klaus

ich habe jetzt auch mal die Schaltung des "Geigerle" nachgebaut.

Mit dem 5k Poti bekomme ich bei einem gewissen Wert den Ausgangspegel 
(nach der 2. Stufe) bei 0V stabilisiert, mit einem Rauschen von ca. 
20mV.
Sieht für mich erwartungsgemäß aus.

Bei Annäherung meiner Uran-Probe zappelt aber da nichts.

Prüf-Punkt an der ersten Stufe der Schaltung:
Ich sehe am Scope, dass der 2. Ausgang des AD8666 auf 4,5V liegt --> 
Bild, grünes Kreuz.
Kann mir das jemand verifizieren ob das erstmal i.O. ist?
Sonst wüsst ich nicht, wo ich auf Fehlersuche gehen sollte.

Es hängt zunächst alles an einer 9V Block Batterie. Und die komplette 
Schaltung in Alu-Folie gewickelt und zieht ca. 3,4mA.

vielen Dank schonmal!

Max M. schrieb:
> Ich sehe am Scope, dass der 2. Ausgang des AD8666 auf 4,5V liegt -->
> Bild, grünes Kreuz.
> Kann mir das jemand verifizieren ob das erstmal i.O. ist?
> Sonst wüsst ich nicht, wo ich auf Fehlersuche gehen sollte.

Die zweite Verstärkerstufe wird durch den Spannungsteiler 10 k - 10 k 
auf UB/2 gehalten. Damit dürftest Du mit 9,0 V speisen. Die Stufe 
verstärkt um 100 k / 1 k = 100. Grenzfrquenz = 1 / (100k x 10p x 6,28). 
Das sind ca 160 kHz.

Deine gezeichnete Schaltung entspricht der der Geierle Schaltung.

Max M. schrieb:
> Bei Annäherung meiner Uran-Probe zappelt aber da nichts.

Geierle arbeitet auch mit 3xBPW34.

> Sonst wüsst ich nicht, wo ich auf Fehlersuche gehen sollte.
Na ja, die zweite Stufe ist sicherlich in Ordnung. Es ist ja nur ein 40 
dB Verstärker mit 160 kHz Grenzfrequenz. Also eigentlich nichts 
besonderes.
mfg Klaus

ich habe jetzt die 3xBPW34 dran. Alles in eine Plastik Box mit Stecker 
für
Spannung und Signal, drumherum Alufolie.

Nur funktionieren will es nicht :-) Ich sehe keine Peaks von meiner 
Uran-Probe.

Bild: ausgang.png - sieht für mich seltsam aus. Hat jemand eine Idee?
Bild: AD8666_outB.png - das ist zwischen den IC's , liegt bei ungefähr 
Vcc/2 aber zappelt etwas stark. Sollte es so aussehen?

ArnoR schrieb:
> Max M. schrieb:
>> Was ist denn nun die Musterlösung gegen das Schwingen vom Geigerle,
>> siehe oben?
>> Einzig der saubere Aufbau der Schaltung mit dazugehöriger Abschirmung ?
>
> Die Erklärung für das Schwingen und die richtige Maßnahme steht doch
> oben.

Das sieht für mich nach Deinen gesuchten Peeks aus. Durch das Rauschen 
kannst Du nur nicht vernüftig triggern. Ist der Aufbau wirklich sauber? 
Gelegentlich liegt es auch an einem ungünstigen Messpunkt.

Kannst Du mit dem Rigol nicht einfach mal eine Sequenz speichern und 
ansehen?
mfg Klaus

Klaus R. schrieb:

> Das sieht für mich nach Deinen gesuchten Peeks aus.

du meinst diese periodischen Schwinger im 2. Bild?
Kann ich mir nicht vorstellen - die Peeks sollten doch eher sporadisch 
auftreten.

Sequenz - leider weiß ich nicht wie. Kenne mich zu wenig mit dem Rigol 
aus.


Die ganze Schaltung wird übrigens von einer 9V Batterie versorgt. 
Fremdeinflüsse sollten dieses Verhalten also nicht hervorrufen.

Ich weiß immer noch nicht, ob die erste Stufe nun i.O. ist oder nicht. 
Kann der AD8666 evtl kaputt sein?

>Spannung und Signal, drumherum Alufolie.

Ja, drumherum Alufolie ist schon ein Anfang. Muß aber auch mit Masse 
verbunden sein, sonst ist die Folie eher nur als Störungsempfänger zu 
gebrauchen.

Jens G. schrieb:
>>Spannung und Signal, drumherum Alufolie.
>
> Ja, drumherum Alufolie ist schon ein Anfang. Muß aber auch mit Masse
> verbunden sein, sonst ist die Folie eher nur als Störungsempfänger zu
> gebrauchen.

hab's nicht geschrieben, ist aber mit Masse verbunden.

Habe den AD8666 nun noch ein 2. Mal auf die Adapterplatine gelötet, 
Ergebnis sieht jetzt etwas besser aus: Der Ausgang des LM358 (2.Stufe, 
rosa Farbe) folgt nun dem Ausgang des AD6888 (1.Stufe, gelbe Farbe). Die 
Verbindung scheint zumindest mal hergestellt zu sein. War vorher nicht 
so (früherer AD kaputt?).
Aber meine Uran Probe ruft trotzdem keine Peaks hervor.
Habe beides probiert: mit 3xBPW34 und mit 1xBPX61.

Hat jemand noch eine Idee warum es nichts detektiert?
Ich erwartet eigentlich Pulse von 10mV, wie in ArnoR's Beitrag 
Beitrag "Re: AD8666 schwingt (transimpedanzverstärker)"

Wie kann ich eigentlich prüfen, ob ich das gleiche "Schwingen"-Problem 
habe wie in dem initialen Beitrag oben?