Hallo liebe User, ich versuche im Moment eine invertierende Operationsverstärkerschaltung aufzubauen die mir ein Photomultiplier Signal (PMT) invertiert. Zu meinen Eingangsparametern: Die PMT befindet sich an einem Mikroskop und misst das Fluoreszenzlicht verschiedener Proben. Meine Aufgabe ist es nun das Spannungssignal der PMT, welches je nach Verstärkung von -1 V bis zu -5 V reicht zu invertieren, auszulesen und durch ein Programm weiter zu verarbeiten. Die verwendete PMT (Hamamatsu) besteht aus GaAs und liefert bei einer stark fluoreszierenden Probe Events von bis zu 100MHz. Als ersten Versuch ein Testsignal von einem Signalgenerator zu invertieren habe ich mir den Standard Operationsverstärker von Texas Instrument (LM741) geschnappt und mit zwei 10 kΩ Widerständen die invertierende Schaltung aufgebaut. Das vom Signalgenerator erzeugte Testsignal wurde dabei wie gewünscht invertiert. Der nächste Schritt liegt nun darin die tatsächliche Schaltung für meinen Versuch aufzubauen. Dafür brauche ich natürlich einen geeigneteren OPV als den LM741. An diesem Punkt würde ich euch gerne um Rat bitten, da ich leider in der Elektronik und vor allem in den einzelnen Spezifikationen der OPV’s nicht so viel Erfahrung habe. Welchen OPV könnte ich den für ein Eingangssignal von ca. -1 V bis -5 V und einer Eingangsfrequenz von bis zu 100 MHz verwenden. Im Voraus schon einmal ein großes Dankeschön
TI bietet da eine ganz wunderbare parametrische Suche: http://www.ti.com/amplifier-circuit/op-amps/high-speed/overview.html
Ich habe meinem Scintillationsdetektor (auch mit PMT, aber Impulse von ca. 3µs) zwei LT1227 nachgeschaltet. Die können +/- 15V Versorgung und 140 MHz. https://www.analog.com/en/products/lt1227.html#product-overview Reichelt hatte sie jahrelang im Programm, scheint aber rausgeflogen zu sein. Suchbegriff für schnelle OPs "current feedback", wie auch hier.
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THS3061 ist da eine gute Wahl. Aber anfängergeeignet sind solche Opams ehr nicht, man hat da ratzfatz einen prima Handystörsender.
Thomas K. schrieb: > Als ersten Versuch ein Testsignal von einem Signalgenerator zu > invertieren habe ich mir den Standard Operationsverstärker von Texas > Instrument (LM741) geschnappt und mit zwei 10 kΩ Widerständen die > invertierende Schaltung aufgebaut Autsch, 741. Ja, da hat sich was getan in den 50 Jahren seit dem der erfunden wurde. Aber es lohnt auch nicht, einen Gigahertz-OpAp zu kaufen. Am besten wohl: Simuliert mit LTSpice, ob dir die Response-Antwort auf deinen Impuls in Bezug auf die Genauigkeit reicht, und nimm einen "ausreichenden" OpAmp. Und verstärke nicht unbedingt zu viel mit 1 OpAmp, das gibt nur Stabilitätsprobleme, sondenr nimm 2 Stufen, gut voneinander geschirmt/abgeblockt.
Hallo miteinander, vielen Dank für eure Hilfe, der Input hat geholfen! Ich bin gerade dabei die Schaltung in LTspice zu simulieren und anhand meiner Werte den richtigen OPV zu finden. Ich geb Rückmeldung wenn es funktioniert hat.
Hallo Thomas K., Du weißt wahrscheinlich selbst am besten, wie die Fluoreszenzdetektion mittels PMT in diesem konkreten Fall umgesetzt wird, aber: oft werden PMT in solchen Anwendungen im pulse counting Modus betrieben. Die Information steckt dann ausschließlich in der Pulsfrequenz/Countrate, und nicht im Analogsignal. Die Amplitudenhöhe und Pulsbreite hängt dann vom Verstärkungsfaktor, Eintrittswinkel/Eintrittsort der Photonen, und bei hohen Verstärkungen auch viel vom Zufall ab. In diesem Fall würdest du also eher einen Komparator brauchen, und je nachdem ob du das Signal digital oder analog weiterverarbeitest entweder einen Pulszähler oder aber sowas wie Monoflop (zum Normalisieren von Amplitude und Dauer) + Integrator. Der Komparator (und Eingang des pulszählers) muss dann auch mindestens die Bandbreite von 100MHz aufweisen, auf der Ausgabeseite kommts dann eher auf dein Ausleseintervall an. Das ganze gilt natürlich nur für den pulse counting Betriebsmodus - aber im Falle von Fluoreszenz, wo Intensitäten ja bis nahezu null gehen können, ist das meines Wissens nach nicht ungewöhnlich. In dem Fall hast du aber vielleicht auch Glück und kannst schon das konditionierte Signal (invertiert, nach Komparator und Monoflop) irgendwo abgreifen!
Thomas K. schrieb: > Hallo miteinander, > > vielen Dank für eure Hilfe, der Input hat geholfen! > > > Ich bin gerade dabei die Schaltung in LTspice zu simulieren und anhand > meiner Werte den richtigen OPV zu finden. > > Ich geb Rückmeldung wenn es funktioniert hat. Schreib hier auch ruhig wie du simulierst, wie die konkrete Schaltung ausschaut usw. Schon dein Eingangspost lässt vermuten, dass du diesbezüglich sehr wenig Erfahrung hast. Wie mein Namensvetter schon schrieb: Der 741 ist nicht grade der neueste OPV und wenn man sich mal dessen Grenzfrequenz anschaut und welchen Frequenzbereich bei dir von Interesse ist hätte von vorne herein klar sein müssen, dass so ein OPV überhaupt nicht geeignet ist, d.h. den Test mit dem 741 hätte man sich sparen können. Das einzige, dass du damit getestet hast ist, wie ein invertierender Verstärker funktioniert. Das ist aber mehr als nur hinreichend bekannt, das gehört schlichtweg zu den allgemeinsten Grundlagen der OPVs. Das ist vergleichbar damit ob man erstmal schaut ob ein Schraubendreher auch wirklich Schrauben drehen kann, für die er gebaut wurde.
Ingo schrieb: > oft werden > PMT in solchen Anwendungen im pulse counting Modus betrieben. Z.B. als Verstärker: AD8009, als Komparator: AD8561
Und bitte einen vernünftigen Testaufbau machen. Dazu gehören u.a. Versorgung, Verkabelung, Verschaltung und Layout. Nicht dass wir als nächstes hier Fragen in der Form bekommen "mein Aufbau schwingt" für einen USB versorgten Steckbrettaufbau bekommen. Am Besten Schaltplan und Layout vor der Produktion zeigen.
Peter D. schrieb: > Ingo schrieb: >> oft werden >> PMT in solchen Anwendungen im pulse counting Modus betrieben. > > Z.B. als Verstärker: AD8009, als Komparator: AD8561 Exakt, Peter, es ist als sässest du vor meinem Instrument. Eine andere Variante hier nutzt AD8009 & AD96685 als Verstaerker und Komparator. Bist Du vom Fach? Ich haette da vielleicht noch ein paar Fragen, wieso beispielsweise vor der weiteren Auswertung das Signal im konkreten Fall noch durch ein MC10EL31 und ein MC100EPT25 IC geschickt werden. Es scheint mir, als waere das Signal bereits gar nicht mehr vom Typ ECL, und als wuerden diese Chips jetzt sozusagen zweckentfremdet werden, um etwas bestimmtes zu erreichen (besonders kurzer Ausgangspuls, besonders steile Flanke o.ä.)... Wie auch immer, mein Tipp an den TO wäre, zuerst sicherzustellen, dass du es nicht mit einem PMT im Pulse Counting Betrieb zu tun hast, ansonsten ist der von dir verfolgte Weg wohl nicht der richtige, und du folgst besser Peters und meinem Vorschlag. Wie du vielleicht auch schon in den Datasheets zu AD8009 und Co. gesehen hast, sind Schaltungsdesign und Layout gar nicht mehr so ganz trivial bei solchen Pulsfrequenzen, so dass mein naechster Tipp waere: Schau Dir mal genau deine Platine an! Da es sich hier vermutlich um wissenschaftliches Equipment handelt, und die Wege vom Prototyp bis zur Quasi-Marktreife da häufig kurz sind, wirst Du mit allergroesster Wahrscheinlichkeit eine Art von Test- oder Debugpin finden. Mit etwas Glueck sogar bereits nach Invertierung, Verstärkung, Komparator, ... schoen als gebuffertes Signal herausgefuehrt, mit dem Du direkt weiter arbeiten kannst. Da sparst Du Dir einen Haufen Arbeit und viele moegliche Fehlerquellen! Ingo
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