Erstmal vielen Dank an alle, die hier Antworten und Hilfe geben! Seit Jahren finde ich hier oft DEN Hinweis oder DIE Lösung! Vielen Dank dafür an alle!!! Mein Thema: Ich möchte einen Laser ansteuern, möglichst einfach mit AM. Signalquellen: 1. MP3 Player, Amplitude ca. 200mV 2. Sinusgenerator, Amplitude auf 200mV eingestellt, f von 4 Hz bis 20 kHz, möglichst linear Ich gebe das Signal durch einen OPV (LF 356, mit +5V und -5V aus DC/DC Wandler, Massen verbunden) und koppel es dann über 2 Elkos ein. Der Schaltplan zeigt einen stabilen Zustand, das Oszi zeigt den Ausgang des Signalgenerators in gelb, den Punkt hinter den Kondensatoren in dunkel blau, in hellblau den Strom durch den Laser (mit Shunt gemessen, etwas breiig...,10 kV Leitung in der Nähe!) und in rosa das Signal einer kleinen Solarzelle, die ich mit dem Laser (rot, ca. 15 mA) beleuchte. Mit diesem Ergebnis wäre ich ganz zufrieden.... Mein Problem: Wenn ich einen Arbeitspunkt wähle, bei dem die Schaltung über den gewünschten Frequenzbereich linear ist, komme ich nur auf ca. 6 mA durch den Laser. Für mehr Leistung büße ich Linearität ein. Außerdem habe ich dann massive Rückwirkungen in die Ansteuerung hinein, d.h. nur das gelbe Signal bleibt sauber, der Rest wird verzerrt. Wie bekomme ich mehr Leistung auf den Laser (bis 300 mA) ohne die Ansteuerung zu beeinflussen? Versuche bisher: - Darlington BDX35B statt BC337, nicht der gewünschte Erfolg. - Mosfet, 1. Laser tot...... Ideen: - Trennung mit Optokoppler - erscheint mir etwas übertrieben.... - Betriebsspannung erhöhen - löst nicht wirklich mein Problem. Wer hat eine Lösung?
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Jan D. schrieb: > - Trennung mit Optokoppler - erscheint mir etwas übertrieben.... Wüsste auch nicht, wie das hier helfen könnte. Eine Laserdiode hat zur Gegenkopplung eine Fotodiode, die zur Begrenzung des Laserstromes dient. Die solltest du verwenden und eine echte Stromquelle statt der Simpel-Endstufe benutzen. Dazu geeignet ist bspw. eine Konstantstromquelle mit Opamp, die du dann modulieren kannst.
Jan D. schrieb: > Ich möchte einen Laser ansteuern, möglichst einfach mit AM. > Signalquellen: > 1. MP3 Player, Amplitude ca. 200mV > 2. Sinusgenerator, Amplitude auf 200mV eingestellt, f von 4 Hz bis 20 > kHz, möglichst linear ...und warum brauchst Du da einen Laser?
Jan D. schrieb: > Der Schaltplan zeigt einen stabilen Zustand Wohl eher nicht, so lange keine Feedback-Photodiode genutzt wird ist ein Laser alles andere als stabil.
Jan D. schrieb: > Wenn ich einen Arbeitspunkt wähle, bei dem die Schaltung über den > gewünschten Frequenzbereich linear ist, komme ich nur auf ca. 6 mA durch > den Laser. Für mehr Leistung büße ich Linearität ein. Weil er offenbar bis 6mA als LED arbeitet und dort ein linearer Zusammenhang zwischen Strom und Lichtmenge existiert. Wenn der Schwellstrom überschritten wird, setzt die eigentliche Lasertätigkeit ein und dort ist der elektrooptische Wirkungsgrad sehr viel höher. Je nach Art der Laserdiode reichen dann u.U. schon einige mA um die spiegelnden Endflächen der Laserdiode optisch zu zerstören (bei Leistungsdichten um 10MW/cm²).
nachtmix schrieb: > Je nach Art der Laserdiode reichen dann u.U. schon einige mA um die > spiegelnden Endflächen der Laserdiode optisch zu zerstören (bei > Leistungsdichten um 10MW/cm²). Also vor ~25J gabs, brauchte es, keinen Spiegel. Da reichte die plane Kristallfläche?! Gelernt hatte ich auch, das es zu partieller, überproportionaler Steigerung der LASER-Leistung kommt und sich der Kristall quasi selbst zerstrahlt (thermisch zerlegt). Er muss also garnicht sofort und komplett zerstört werden, er wird nur immer schwächer....
Jan D. schrieb: > Ich möchte einen Laser ansteuern, möglichst einfach mit AM. > Signalquellen: > 1. MP3 Player, Amplitude ca. 200mV > 2. Sinusgenerator, Amplitude auf 200mV eingestellt, f von 4 Hz bis 20 > kHz, möglichst linear Dir fehlt für Amplitudenmodulation eine Trägerfrequenz. Eine Laserdiode so zu betreiben, dass durch die Modulation sowohl der Bereich unterhalb des Schwellstromes, als auch Laserbetrieb genutzt wird, schafft zwangsläufig extreme Nichtlinearitäten und eine Änderung der Strahlgeometrie. Wenn du den Laser nicht sowieso als Optokoppler benutzen willst, was i.A. wenig sinnvoll ist, kommt also noch das Geometrieproblem dazu, i.e. die Nichtlinearität wird, je nach Transportweg evtl. entfernungsabhängig und lässt sich nicht über eine Monitordiode kompensieren.
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Jan D. schrieb: > Mein Problem: > Wenn ich einen Arbeitspunkt wähle, bei dem die Schaltung über den > gewünschten Frequenzbereich linear ist, komme ich nur auf ca. 6 mA durch > den Laser. Für mehr Leistung büße ich Linearität ein. Deine Schaltung und deren Dimensionierung lässt ja auch gar nichts anderes zu. Ist also vollkommen in Ordnung so ;-) Für maximale Aussteuerbarkeit muss der DC-Arbeitspunkt der LD auf die Mitte zwischen Schwellstrom und Maximalstrom eingestellt werden. Um diesen AP herum wird dann moduliert. Im Anhang eine Schaltung, die den DC-Arbeitspunkt auf 150mA festlegt und um diesen herum moduliert. Im Bild ist das Eingangssignal 1kHz Rechteck mit +-25mV. Sinus geht natürlich auch, obere Grenzfrequenz etwa 200kHz.
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ArnoR schrieb: > Im Anhang eine Schaltung... Irgendwie hab ich oben eine Null beim Eingangssignal übersehen. Hier im Anhang nun die Dimensionierung auf +-200mV Eingangsspannung.
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Danke für die vielen hilfreichen Antworten. @ArnoR: Danke für die Bestätigung, dass meine Schaltung so in Ordnung ist ;-) Beruhigt sehr..... Die Ansteuerung der LD sehe ich wie Du. Da ich mir das Einbinden der Kontrolldiode sparen möchte, sehe ich meinen Arbeitspunkt knapp über der Schwelle. Das gibt Luft nach oben, wenn sich der Laser erwärmt. Danke für deinen Schaltplan, ArnoR. Ich hätte den Ausgang gern mit geringerer Amplitude, siehe Skizze. Dann bleibt der Strom immer über der Schwelle. Dazu folgende Fragen: - Die Amplitude stelle ich über die Gegenkopplung am LF 411 ein, also der 1,1k Widerstand? - Worüber stelle ich die Höhe des Stroms, also die Nulllinie der Schwingung, bei Dir 150 mA ein? Nur über den 3,3 Widerstand? - Du hast die Gegenkopplung mit 11k auf -5V gelegt. Warum?
Jan D. schrieb: > - Die Amplitude stelle ich über die Gegenkopplung am LF 411 ein, also > der 1,1k Widerstand? Nicht nur. Der 1k1 und der 1k bestimmen die Spannungsverstärkung vom Eingang zum Stommeßwiderstand (3R3). Daraus ergibt sich die Spannungsamplitude am 3R3 und die Stromamplitude in der LD. > - Worüber stelle ich die Höhe des Stroms, also die Nulllinie der > Schwingung, bei Dir 150 mA ein? Nur über den 3,3 Widerstand? Der 11k-Widerstand speist einen negativen Strom in den Summierknoten des OPV ein und zwingt ihn dadurch, dies durch einen positive Gegenreaktion aufzuheben --> Ruhestrom durch die LD. > - Du hast die Gegenkopplung mit 11k auf -5V gelegt. Warum? Siehe vorhergehende Frage.
@ArnoR: D.h. ich kann bei abgeschalteter Signalquelle über Veränderung des 11k Widerstandes den Ruhestrom einstellen. Über Variation von 1k und 1k1 dann anschließend bei eingeschaltetem Signal die Amplitude wählen. Da war ich mit dem Vorspannen des Transistors auf dem falschen Weg.... Danke für Deine Erklärung, der Groschen beginnt zu fallen! Ist der LF411 zwingend zu verwenden? Oder ist er ein guter Freund von Dir? Der LF356 scheint mir vom Prinzip nicht so weit weg zu sein. Mit welcher Software hast Du den Plan erzeugt?
Jan D. schrieb: > D.h. ich kann bei abgeschalteter Signalquelle über Veränderung des 11k > Widerstandes den Ruhestrom einstellen. Über Variation von 1k und 1k1 > dann anschließend bei eingeschaltetem Signal die Amplitude wählen. Im Prinzip ja, aber alle Widerstände beeinflussen alles. Der 11k beeinflusst die Verstärkung und bei Änderung der Verstärkung mit den 1k/1K1 ändert sich auch der Ruhestrom. Man kann dazu eine Gleichung aufstellen und das ausrechnen, dazu bin ich zu faul und mache das mit dem Simulator, da ich weiß welcher Widerstand wie wirkt. Vielleicht ist Helmut S. in der Stimmung die Gleichungen herzuleiten. Du kannst auch schreiben welchen Ruhestrom und welche Aussteuerung du brauchst, dann dimensioniere ich das. > Ist der LF411 zwingend zu verwenden? Oder ist er ein guter Freund von > Dir? Den LF356 habe ich nicht als Modell. > Der LF356 scheint mir vom Prinzip nicht so weit weg zu sein. Deswegen habe ich den genommen. Die Schaltung funktioniert auch mit dem LF356.
Jan D. schrieb: > Mit welcher Software hast Du den Plan erzeugt? Plan und Simulation mit TINA von ti.com.
@ArnoR: Danke für die Erklärungen und deine Zeit. Am Montag habe ich hoffentlich Zeit am Steckbrett. Ich werde mit Potis und LEDs testen. Bin sehr gespannt und melde mich wie es läuft.
@ArnoR: Die Schaltung läuft auf dem Steckbrett wie verrückt! Das Anpassen an den Laser, dass dieser auch einen sauberen Sinus abgibt, ist aber sehr schwierig. Um den Arbeitspunkt herum verzerrt er stark. - Spricht etwas dagegen, in Reihe zum Shunt ein Poti zu legen, um den Strom etwas anpassen zu können? - Gern nehme ich dein Angebot an, mir noch Paarungen im Simulator zu erzeugen. Bitte für Laser mit 10mA, 80mA, 150mA. - Die Amplitude hätte ich gern flach. Bei niedrigen Frequenzen entsteht sonst ein sichtbares Flackern. Das möchte ich vermeiden. Habe versucht die Schaltung mit falstad zu simulieren, kriege aber keine sinnvollen Ergebnisse. Gruß, Jan
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Jan D. schrieb: > Das Anpassen an den Laser, dass dieser auch einen sauberen Sinus abgibt, > ist aber sehr schwierig. Um den Arbeitspunkt herum verzerrt er stark. Verstehe ich nicht, die Kennlinie ist doch total linear, siehe Anhang. Irgendwas stimmt dann bei dir nicht. Hast du die Dimensionierung geändert? Jan D. schrieb: > Bitte für Laser mit 10mA, 80mA, 150mA. Soll das heißen 10mA Schwellstrom, 80mA DC-Arbeitspunkt und 150mA max? Dazu fehlt aber noch die Eingangsamplitude. > Die Amplitude hätte ich gern flach. Leider kann damit gar nichts anfangen. Versuchs nochmal mit den richtigen Begriffen.
ArnoR schrieb: > Jan D. schrieb: >> Das Anpassen an den Laser, dass dieser auch einen sauberen Sinus abgibt, >> ist aber sehr schwierig. Um den Arbeitspunkt herum verzerrt er stark. > > Verstehe ich nicht, die Kennlinie ist doch total linear, siehe Anhang. > Irgendwas stimmt dann bei dir nicht. Vielleicht hat Jan den Arbeitspunkt so liegen, dass bei der Modulation der Laser zwischendurch unter die Schwelle gerät. Dann wird aus einer linearen Stromänderung eine stark nichtlineare Änderung der emittierten Lichtleistung. Jan D. schrieb: > Da ich mir das Einbinden der > Kontrolldiode sparen möchte, sehe ich meinen Arbeitspunkt knapp über der > Schwelle. Das gibt Luft nach oben, wenn sich der Laser erwärmt. Aber wenn die Modulation symmetrisch zum Arbeitspunkt erfolgt gerätst du regelmäßig unter die Schwelle und bekommst eine starke Nichtlinearität.
Deine Versuche sind Zeitverschwendung. Warum haben wohl die Laserdioden-Hersteller eine Fotodiode mit integriert, wenn es die nicht braucht? Einfach so, weil die übrig waren?. Wenn es die Gegenkopplung nicht brauchen würde, hätte man die nie gemacht. Sogar der billigste CDplayer nutzt das aus - weil es eben ohne nicht vernünftig geht. Man kann einige einfache Schaltungen ohne OpV-Grab im Netz finden, die trotzdem eine Gegenkopplung haben. Schau mal nach denen und schmeiß Deine Schaltung weg. Ein Steckbrett ist übrigens eine brauchbare Einrichtung, um eine Laserdiode zu killen.
Werner H. schrieb: > Warum haben wohl die Laserdioden-Hersteller eine Fotodiode mit > integriert, wenn es die nicht braucht? Einfach so, weil die übrig > waren?. Ich kenne etliche Laserdioden und habe für einige schnelle Treiber gebaut (>100MHz), keine einzige von denen hat eine Monitordiode. Ein paar Beispiele HL40023 HL63603 PL450 PLTB450 PL520 SLD3237 WSLD-405
Ok Arno, aber vermutlich nicht amplitudenmoduliert betrieben.
Werner H. schrieb: > aber vermutlich nicht amplitudenmoduliert betrieben. Doch, reiner Analogbetrieb über den vollen Aussteuerbereich.
@ArnoR: Mit 165mA läuft die Schaltung sehr sauber. - Der Widerstand in Reihe zum Shunt verzerrt, wenn er zu groß wird (über 30R). Warum? - Ich bekomme die Amplitude nicht so flach, wie ich möchte. Bei 7 Hz ist ein EIN/AUS zu sehen. Wie bekomme ich sie flacher? - Habe über falstad Wertepaare um 100k gefunden. Aber auch die mit großer Amplitude. Ich finde den Regler nicht... ;-) - Machen hohe Widerstände nicht generell Sinn, um den DC DC nicht so stark zu belasten? Fragen über Fragen.... Wäre toll, wenn Du Antworten hättest! Gruß, Jan
Jan D. schrieb: > - Der Widerstand in Reihe zum Shunt verzerrt, wenn er zu groß wird (über > 30R). Warum? Du baust 30R in Reihe zu den 3R3 ein? Wenn ja, dann geht die Schaltung spannungsmäßig an den Anschlag. Wie sollen denn 33R*150ma+UfLD an 5V funktionieren? > - Ich bekomme die Amplitude nicht so flach, wie ich möchte. Bei 7 Hz ist > ein EIN/AUS zu sehen. Wie bekomme ich sie flacher? Ich verstehe nicht was flache Amplitude bedeuten soll. Meinst Amplitudenfrequenzgang? > - Habe über falstad Wertepaare um 100k gefunden. Aber auch die mit > großer Amplitude. Ich finde den Regler nicht... ;-) Ich verstehe dich nicht. > - Machen hohe Widerstände nicht generell Sinn, um den DC DC nicht so > stark zu belasten? Was spielen 0,5mA für eine Rolle bei 300mA LD-Strom? > Fragen über Fragen.... Wäre toll, wenn Du Antworten hättest! Wäre toll, wenn du Fragen verständlich formulieren würdest.
Ohps, da habe ich nicht richtig aktualisiert und eine ganze Menge verpasst. Sorry... Also, ich habe mehrere Laserdioden zur Auswahl: rot mit ca. 10mA, violett mit ca. 80mA und die grüne nimmt 200mA. Daher meine Frage. Mit der Schaltung von ArnoR läuft der grüne mit ca. 170mA Mittelwert. Die Amplitude liegt bei ca. 20mA bei 1kHz. Ein Audiosignal wir sehr klar übertragen. Bei niedrigen Frequenzen, 7 Hz, ist ein Flackern zu sehen. In diesem Bereich flacht die Amplitude am OPV auch schon leicht ab. Ja, vermutlich rutscht er dort unter die Schwelle.
Jan D. schrieb: > Also, ich habe mehrere Laserdioden zur Auswahl: rot mit ca. 10mA, > violett mit ca. 80mA und die grüne nimmt 200mA. Daher meine Frage. Die LD "nehmen" nicht irdendeinen Strom. Vielleicht verlinkst du mal besser die Datenblätter, mit deinen Aussagen kann Niemand was anfangen. Jan D. schrieb: > Bei niedrigen Frequenzen, 7 Hz, ist ein Flackern zu sehen. 7Hz ist so gering, dass das Auge dem folgen kann, man sieht direkt die Modulation, ja, normal. > In diesem Bereich flacht die Amplitude am OPV auch schon leicht ab. Auch normal, die untere Grenzfrequenz legt der Eingangskoppelkondensator fest. Mach ihn einfach größer. > Ja, vermutlich rutscht er dort unter die Schwelle. Unwahrscheinlich. Normalerweise ist das Verhältnis Maximalstrom/Schwellstrom~5. Bei der geringen Modulation von 20mA bei 170mA Ruhestrom kommst du nicht unter die Schwelle.
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War gerade nochmal im Keller. Bei 1kHz nimmt der Laser 174 mA auf. Wenn ich auf 6 Hz runtergehe, sodass das Messgerät einigermaßen mitkommt, schwankt die Stromaufnahme zwischen 162 und 189 mA. Du hast Recht, dann ist er noch über der Schwelle. Ich hatte nicht erwartet, dass man die Modulation dann direkt sehen kann.
ArnoR schrieb: >> - Der Widerstand in Reihe zum Shunt verzerrt, wenn er zu groß wird (über >> 30R). Warum? > > Du baust 30R in Reihe zu den 3R3 ein? Wenn ja, dann geht die Schaltung > spannungsmäßig an den Anschlag. Wie sollen denn 33R*150ma+UfLD an 5V > funktionieren? Ja, da habe ich zu kurz gedacht. Es ist ein "Angstpoti", das ich für das Einschalten drin hatte. Gehe dann, wenn sich die Nerven beruhigt haben, damit auf 0 runter. ArnoR schrieb: > Jan D. schrieb: >> Also, ich habe mehrere Laserdioden zur Auswahl: rot mit ca. 10mA, >> violett mit ca. 80mA und die grüne nimmt 200mA. Daher meine Frage. > > Die LD "nehmen" nicht irdendeinen Strom. Vielleicht verlinkst du mal > besser die Datenblätter, mit deinen Aussagen kann Niemand was anfangen. Bin in der Testphase. Habe daher Laserpointer ausgeschlachtet, vorher den Strom gemessen. Steuere die Laser jetzt hinter der bauseitigen Strombegrenzung an. Daher kein Datenblatt.... ArnoR schrieb: >> - Machen hohe Widerstände nicht generell Sinn, um den DC DC nicht so >> stark zu belasten? > > Was spielen 0,5mA für eine Rolle bei 300mA LD-Strom? Mit dem DCDC Wandler versorge ich den LF356. Der Laser hängt direkt an 5V. Da der Wandler nur 100mA kann habe ich mal nachgemessen. Er war mit 50mA also bei der Hälfte seiner Leistung. Daher meine Frage nach hören Widerständen. ArnoR schrieb: >> Fragen über Fragen.... Wäre toll, wenn Du Antworten hättest! > > Wäre toll, wenn du Fragen verständlich formulieren würdest. Ich gebe mir Mühe.... Ich weiß, reicht nicht....;-) ArnoR schrieb: > Jan D. schrieb: >> Bitte für Laser mit 10mA, 80mA, 150mA. > > Soll das heißen 10mA Schwellstrom, 80mA DC-Arbeitspunkt und 150mA max? > Dazu fehlt aber noch die Eingangsamplitude. Dann meine ich damit den DC-Arbeitspunkt. ArnoR schrieb: >> - Ich bekomme die Amplitude nicht so flach, wie ich möchte. Bei 7 Hz ist >> ein EIN/AUS zu sehen. Wie bekomme ich sie flacher? > > Ich verstehe nicht was flache Amplitude bedeuten soll. Meinst > Amplitudenfrequenzgang? Ja, ich habe versucht, die Amplitude um den Arbeitspunkt herum kleiner einzustellen. Ohne nennenswerten Erfolg. Ich würde den Laser als Test gern ca. 5% um den Arbeitspunkt schwingen lassen. Mit der Hoffnung mich verständlich gemacht zu haben - Gute Nacht!
Jan D. schrieb: > Bin in der Testphase. Habe daher Laserpointer ausgeschlachtet, vorher > den Strom gemessen. Steuere die Laser jetzt hinter der bauseitigen > Strombegrenzung an. Daher kein Datenblatt.... Auf den Strom, mit dem die LD in Laserpointern läuft, würde ich gar nichts geben, sondern den Schwellstrom bestimmen. Bei guten Laserdioden ist der max. Strom etwa das 5-fache, bei miesen nur etwa 1,5-fach, und in LP sind sicher nicht die besten verbaut. Ohne Datenblatt sieht´s also schlecht aus. Jan D. schrieb: > Ich würde den Laser als Test > gern ca. 5% um den Arbeitspunkt schwingen lassen. Was soll das bringen? Die Slope Efficiency nimmt mit steigendem Strom ab, dein optisches Signal wird also schwächer und die Belastung der LD und der Stromverbrauch höher. Jan D. schrieb: > ich habe versucht, die Amplitude um den Arbeitspunkt herum kleiner > einzustellen. Ohne nennenswerten Erfolg. Du brauchst doch einfach nur das Eingangssignal kleiner machen.
Wenn es nicht unbedingt eine gebastelte Analogschaltung sein muss würde ich mal ichaus.de probieren http://ichaus.de/product/iC-WJ%20Series Im Datenblatt ist beschrieben, wie man auch analog modulieren kann.
Hallo Arno, die Laser funktionieren alle wie gewünscht. Saubere Signale vom Frequenzgenerator bis zur Solarzelle! Vielen Dank für deine Hilfe. Zu meinem Projekt würde ich gern ein paar knifflige Fragen außerhalb des Forums ansprechen. Meine Adresse ist jan.muehendis@gmx.de Wär klasse, wenn Du dich bei mir meldest - Danke!
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