Hallo, wie der Titel schon sagt geht es um einen PSD Sensor. Der hat 4 Anschlüsse (2D) und besteht grob aus zwei Photodioden. Derzeit hängen da OPVs dran die mit +-15 V betrieben werden. Wir würden den aber gerne mit etwas höherer Spannung vorspannen, so 30 V - 50 V. Wie macht man das? Braucht man da auch OPVs die dann mit einer hohen Spannung versorgt werden/diese aushalten?
Gustl B. schrieb: > Hallo, wie der Titel schon sagt geht es um einen PSD Sensor. Der hat 4 > Anschlüsse (2D) und besteht grob aus zwei Photodioden. Derzeit hängen da > OPVs dran die mit +-15 V betrieben werden. Wir würden den aber gerne mit > etwas höherer Spannung vorspannen, so 30 V - 50 V. Wie macht man das? > Braucht man da auch OPVs die dann mit einer hohen Spannung versorgt > werden/diese aushalten? Die Versorgungsspannung der Opamps hat doch überhaupt nichts mit der Vorspannung der PSD-Dioden zu tun es sei denn ihr habt die Dioden hart mit einer der Versorgungsspannungen des Opamps verdrahtet.
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Hallo die PSDs die ich kenne haben 5 Anschlüsse. Jeweils für die Bahnwiderstände in X und Y und den gemeinsamen Gegenpol der Diode. Die Sperrspannung kann man da unabhängig von den OPs wählen. Die TIAs sorgen ja für virtuell GND.
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So, ich habe mir von einem Schaltplan mal ein Foto machen lassen, das ist hier im Anhang. Die Schaltung ist von einem Hersteller (von dem haben wir eine Platine www.lasercomponents.com/fileadmin/user_upload/home/Datasheets/sitek/2l4_ su66_spc01.pdf ), aber wir hätten gerne mehr Vorspannung. Uns reichen die 4 einzelnen Signale, die Differenzen und Summen brauchen wird nicht, also im Schaltplan reichen die 4 Verstärker links.
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Vr ist mit 15V angegeben. Wenn die OPs mit +/- 15V betrieben werden sind die 15V schon erreicht. ( BIAS +/- 7,5V )
Gustl B. schrieb: > Wir würden den aber gerne mit > etwas höherer Spannung vorspannen, so 30 V - 50 V. Wie macht man das? Ich behaupte mal ganz frech: gar nicht! Laut Datenblatt stehen da +-15V. Das Datenblatt kommt vom Hersteller. Der Hersteller weis es am besten! Würden +-30V gehen, würde der Hersteller (der es am besten weis) es ins Datenblatt schreiben...
Klar, daher wollen wir ja eine neue Hardware bauen. Der PSD hält deutlich über 15 V aus. Also brauchen wir opvs die auch mehr Spannung vertragen?
Ich sehe nur ein begrenzten Nutzen in einer höheren Vorspannung. Normal nimmt die Kapazität nur noch recht wenig ab aber der Dunkelstrom nimmt zu. Eine zu hohe Spannung kann ggf. auch den Detektor schädigen oder zusätzliches Rauschen verursachen. Für mehr Geschwindigkeit würde ich eher nach schnellen und rauscharmen OPs suchen. Die 2 D PSDs haben i.A: eine hohe Kapazität und sind damit empfindlich auf das Spannungsrauschen. Wenn man für die OPs an den Anoden und Kathoden eine getrennte Spannungsversorgung wählt können die OPs auch mit weniger Spannung laufen. Also etwa 0 und + 20 V für die Kathodenseite und -20 V und 0 V für die Anodenseite.
Gar nicht dumm die getrennten Versorgungen. Der Hersteller der Platine hat als OPV die https://www.mouser.de/datasheet/2/389/tl084ac-1383769.pdf verbaut wenn ich mich recht erinnere. Dass eine höhere Spannung geht hat der Hersteller gesagt. Im Datenblatt sind zwar 20 V angegeben, aber es geht auch deutlich mehr. Tja, was erhofft man sich? Bisher haben wir diese Herstellerplatine, dann dahinter eine Verstärkerbox und danach geht es in die ADCs. Diese Verstärkerbox würden wir gerne weglassen und dafür auf die Platine gleich umschaltbare Verstärkungen bauen wenn das geht. Ob das sinnvoll ist weiß ich nicht, aber diese Verstärkerbox rauscht irre. Weil der Ort des PSD und der der ADCs recht weit (ca. 2 m) auseinander liegen würde ich das Signal auf der Platine bei dem PSD auch differentiell machen und dann so zum ADC verkabeln.
Einer von denen. Welcher genau weiß ich gerade nicht. https://www.lasercomponents.com/de/produkt/zweidimensionale-silizium-psds/
Ja, stimmt, ist aber nicht so. Ist auch egal. Ist ja meine Sache ob der kaputt geht. Mich interessiert wie ich mehr vorspannen kann. Wenn das nur mit OPVs geht die mehr aushalten ist das auch OK, die kann man kaufen. Die geteilte Versorgung finde ich auch gut.
-gb- schrieb: > Ist ja meine Sache ob der > kaputt geht. Schallendes Gelächter quer durch das uC.Net-Forum...
Wieso? Ist das zur Beantwortung der Frage wichtig wozu ich das will oder ob ich etwas kaputt mache?
Angemerkt sei, dass die Schaltung nicht nur so aus Jux und T(D)olle(a)rei als Differnzverstärker mittels 3 Opas aufgebaut wurde.
Ich sehe nur wenig Vorteile von einer höheren Vorspannung. Ich glaube nicht das damit die Linearität deutlich besser wird. Es ist aber schon etwas her dass ich mit solchen Sensoren was gemacht habe. Die oben genannten TL084 rauschen recht deutlich. Da gibt es deutlich bessere, insbesondere für den niederfrequenten Bereich. So etwas wie OPA2134 oder OPA145 / OPA140 wären z.B. deutlich rauschärmer. Auch wenn die Kapazität des Detektors schon recht hoch ist lohnt es sich den Verstärker relativ dicht am Detektor zu haben.
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Ich habe nochmal das Bild der Herstellerschaltung hochgeladen. Da fehlen aber recht offensichtlich einige Punkte die Verbindungen kennzeichnen. Einige sind Klar, z. B. rechts von C_f. Aber wie ist das bei dem Poti und dem Spannungsteiler mit den R_a (unten und R_4 oben)? Sollte da ans untere Ende vom Poti auch ein Verbindungspunkt? Ich habe das ohne simuliert und es funktioniert, aber so ganz verstehe ich die Schaltung nicht.
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So, habe mal da Punkte eingezeichnet wo sie ganz sicher fehlten. Passt diese Schaltung so?
Die eingezeichneten zusätzlichen Punkte sollten alle sein. Die Widerstände R1 oder Rf links von den OPs sind noch ungewöhnlich. Für kleines Rauschen sollte man die eher vermeiden und eine Sinn kann ich darin auch noch nicht sehen. An sich sollte man ohne auskommen.
Hab noch nie mit PSD Sensoren zu tun gehabt... vielleicht ist folgende Herstellerempfehlung zu irgendwas nützlich: https://www.mikrocontroller.net/attachment/44612/sitek.pdf Seite 10
Die extra Rf am Eingang machen Sinn mit einer zusätzlichen Verbindung zur doppelten Biasspannung. Dann verschieben sie den Nullpunkt, so dass dann auch die Summe hinkommen kann.
Der Schaltplan ist jetzt doch etwas anders. Also die positiven Eingänge liegen mit einem Spannungsteiler an einer festen Spannung, aber die negativen Eingänge bekommen jetzt direkt die Versorgungsspannung, also durch einen Widerstand. Das in dem Schaltplan von mir nicht der Fall. Ich habe tatsächlich keinen Plan was ich nun bauen soll ... eigentlich beides und dann vergleichen.
Die Schaltung ohne den extra Strom zu den Eingängen (d.h. ohne die Rf links der OPs) bräuchte dann eine Korrektur für die Summe. Das geht aber auch noch relativ einfach. Man verliert auch etwas an Spannungshub für die TIAs, was man ggf. durch eine getrennte Versorgung der OPs (oder kleinere Rf) ausgleichen könnte / müsste.
Summen und Differenzen brauchen wir nicht. Wobei ich nicht weiß ob das nicht sehr unklug ist. Wir geben derzeit die 4 Signale getrennt an 4 ADCs und bilden die Summen/Differenzen dann in Software. In Hardware wäre das vermutlich "fehlerfreier", aber man verliert die Information über die einzelnen Intensitäten und die ist gewünscht. Ich baue jetzt die von mir hier angehängte Schaltung (Foto) auf, aber ohne Summen oder Differenzen,, dafür aber mit zusätzlichem OPV der das Signals aus dem ersten TIA invertiert. Dann kann ich das schön differentiell rausgeben und über lange verdrillte Leitungen zu den ADCs führen.
Die digitale Division ist genauer. Habe ich Ende der 80er so gemacht. 16Bit AD und MC68K. Heute würde ich die AD-Wandler beim PSD lassen und digital übertragen.
Das würde ich auch gerne, aber geht hier baulich nicht. Der PSD kommt in ein Mikroskop hinein.
Schon mal da geschaut: https://www.analog.com/en/parametricsearch/11008 braucht auch nicht mehr Platz als ein weiterer 4fach OP
Über verdrillte Leitungen, oder mit Schirm sollte man auch ohne extra invertiertes Signal auskommen. In jedem Fall sollte zwischen den OP Ausgang und die Leitung noch etwa 100 Ohm, denn die OPs mögen eine Kapazitive Last nicht so sehr. Gerade der TIA kann instabil werden, wenn Kapazität am Ausgang noch die Phasenreserve reduziert. D.h. den Widerstand braucht man auch für OPs, die für größere kapazitive Lasten spezifiziert sind.
karadur schrieb: > braucht auch nicht mehr Platz als ein weiterer 4fach OP Stimmt. Aber dann bräuchten wir mehr IOs die durch die Durchführung in das Mikroskop reingehen, da ist man etwas beschränkt. Lurchi schrieb: > Über verdrillte Leitungen, oder mit Schirm sollte man auch ohne extra > invertiertes Signal auskommen. In jedem Fall sollte zwischen den OP > Ausgang und die Leitung noch etwa 100 Ohm, denn die OPs mögen eine > Kapazitive Last nicht so sehr. Gerade der TIA kann instabil werden, wenn > Kapazität am Ausgang noch die Phasenreserve reduziert. D.h. den > Widerstand braucht man auch für OPs, die für größere kapazitive Lasten > spezifiziert sind. Danke! Werde ich so umsetzen aber auch mit differentiellen Signalen testen.
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