PD Verstärken

[Stephen J. (Firma: ITA) (pdverstaerken)]

Moin!

Ich bin kein Elektronik und Schaltungstechnik Experte.

Für meine Arbeit habe ich unter anderem eine Probe aufgebaut, bei der 
eine LD in eine PD strahlt. Ein Bild des Aufbaus ist im Anhang zu 
finden. Der Abstand der Dioden beträgt 500 µm

LD: http://www.roithner-laser.com/datasheets/ld_chip/chip_980_p50.pdf
PD: 
https://www.kyosemi.co.jp/resources/en/products/communication/ingaas_photodiode/kpeimc_100/kpeimc_100_spec.pdf

Die LD produziert 30-50 mW und ist mit 2 kHz und 1 % - 5 % Duty Cycle 
gepulst.
Ich möchte nun wissen, was davon in der PD "ankommt" bzw. den Strom an 
der PD messen. (Wieviel A/W?)

Brauche ich dafür eine Verstärkerschaltung? Wenn ja wie hat diese 
auszusehen, bzw. was für ein OPV ist empfehlenswert?

Im Anhang ist außerdem ein Screenshot eines Oszis was während des 
Laserbetriebes direkt an die PD angeschlossen wurde. Die Kontaktierung 
beider Bauteile ist also nicht das Problem.

Warum hat der Verlauf am Oszi ein teilweise kapazitives Verhalten?


Vielen Dank im Voraus!

Stephen

[Michael B. (laberkopp)]

Stephen J. schrieb:
> Brauche ich dafür eine Verstärkerschaltung?

Nicht unbedingt.

Wenn du ein Multimeter hast, das den erwarteten Strom mit einem 
Spannungsabfall unter 0.2V messen kann, dann bekommst du einen 
ausreichenden Schätzwert.

Ganz exakt wird man mit eiem Transimpedanzverstärker messen, der 0V über 
der Diode einhält.

Stephen J. schrieb:
> Warum hat der Verlauf am Oszi ein teilweise kapazitives Verhalten?

Kapazität der Photodiode (keine Ahnung warum du nicht in der Lage bist 
das Wort auszuschreiben) die allerdings mit 1pF sehr gering ist, also 
eher des Oszi-Kabels und Eingangs ?

[hinz (Gast)]

Stephen J. schrieb:
> Brauche ich dafür eine Verstärkerschaltung?

Transimpedanzverstärker.


> Wenn ja wie hat diese
> auszusehen,

Standardschaltung.



> bzw. was für ein OPV ist empfehlenswert?

Kommt ganz auf deine Ansprüche an.



> Warum hat der Verlauf am Oszi ein teilweise kapazitives Verhalten?

Weil dein Tastkopf eine erhebliche Kapazität hat.

[Dominic N. (decker)]

Schau mal hier rein:

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

Beste Grüße,

Dominic

[Helmut S. (helmuts)]

Ich sehe ein Oszi-Bild.
Welchen Widerstand hast du da zum messen des Photostromes verwendet oder 
wird da etwas anderes gemessen?

[Stephen J. (Firma: ITA) (pdverstaerken)]

Moin,

vielen Dank schonmal für die Antworten.


Dominic N. schrieb:
> Schau mal hier rein:
>
> https://tools.analog.com/en/photodiode/

Ich habe mithilfe der Website diesen OPV konfiguriert und besorgt:
https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/AD648.pdf

Das erste Bild im Anhang zeigt die verwendete Schaltung. Das zweite und 
das dritte zeigt den Oszi Readout erst mit unbestrahlter und dann mit 
bestrahlter Fotodiode.
In beiden Fällen ist noch ein 1 kHz Hochpass hinter die 
Verstärkerschaltung geschaltet.

Im 4. Bild im Anhang ist der Oszi Readout nur mit dem Hochpass an der 
Fotodiode, der Hochpass scheint also zu funktionieren. Der Fehler muss 
bei der Verstärkerschaltung liegen.

Wieso bildet sich diese "Eigenschwingung" im System?
Warum funktioniert die Verstärkerschaltung nicht?

LG
Stephen

[MaWin (Gast)]

Stephen J. schrieb:
> Wieso bildet sich diese "Eigenschwingung" im System?

Das sind Störungen aus dem 230V Stromnetz, du fängst dir Ströme von 
Schaltnetzteil ein.

Versuche es mal mit Versorgung aus 9V Batterien.

Ich sehe Impulse, irgendwas funktioniert also.

[Helmut S. (helmuts)]

Das ist keine Eigenschwingung sondern das ist eine 50Hz Störung aus dem 
Netz. Leuchtstofflampen?

Welche Versorgungsspnnung hat der Operationsverstärker?
Hoffentlich +/-xVolt und nicht xVolt und Masse.

[Stephen J. (Firma: ITA) (pdverstaerken)]

MaWin schrieb:
> Das sind Störungen aus dem 230V Stromnetz, du fängst dir Ströme von
> Schaltnetzteil ein.

Helmut S. schrieb:
> Das ist keine Eigenschwingung sondern das ist eine 50Hz Störung aus dem
> Netz. Leuchtstofflampen?

Vielen Dank für den Hinweis. Ich werde das verfolgen.

Kurze Verständnisfrage dazu: Müsste der 1 kHz Hochpass nicht eine 50 Hz 
Störung filtern?

LG
Stephen

[Helmut S. (helmuts)]

1. Wie hast du den 1kHz Hochpas dimensioniert?
R =
C =

Ein realer 1KHz Hochpass hat keinen rechteckförmigen Frequenzgang. Wenn 
du den 1kHz Hochpass mit 1/(2*pi*R*C)=1kHz dimensioniert hast, dann hast 
du die 50Hz-Störung um ca. Faktor 20 unterdrückt.

[Stephen J. (Firma: ITA) (pdverstaerken)]

Helmut S. schrieb:
> 1. Wie hast du den 1kHz Hochpas dimensioniert?
> R =
> C =

R = 10 kΩ
C = 15,9 nF

Okay das heißt, dass die 50 Hz schon unterdrückt ist. Allerdings nicht 
stark genug, als dass sie meine Messung nicht stören würde?

[Klaus R. (klara)]

Das ist Faktor 20. Entspricht 26 dB.

Ich glaube, die Versorgungsspannung der OPV ist nicht sauber oder das 
Layout der Schaltung. Es sieht klassisch nach einem 50 Hz Brumm aus. 
Leuchtstoffröhren oder Glühbirnen würden nur Pulse erzeugen.

Zeige mal die Schaltung inclusive Netzteil und Layout der Schaltung.
mfg Klaus

[Stephen J. (Firma: ITA) (pdverstaerken)]

Klaus R. schrieb:
> Ich glaube, die Versorgungsspannung der OPV ist nicht sauber oder das
> Layout der Schaltung.


Beides ist richtig.

Eine Erde war falsch gesteckt und die Versorgung war falsch.

Helmut S. schrieb:
> Hoffentlich +/-xVolt und nicht xVolt und Masse.

Ich habe +/- 10V an meinem OPV und es funktioniert!

Vielen Dank an alle für den hilfreichen Input!

Mit freundlichen Grüßen

Stephen