Guten Tag, mein Name ist Emil und ich bin neu hier im Forum. Ich studiere an einer deutschen Hochschule Maschinenbau im zweiten Semester. Ich würde gerne die Ausgangsspannung eines Tranzimpedanzverstärkers messen und wenn möglich auch gleich digital als Graph plotten lassen. Der Transimpedanzverstärker wird zur Messung eines Photostroms eingesetzt. Natürlich kann ich mir das Signal mit einem Oszilloskop anschauen, allerdings habe ich mich gefragt, ob es nicht vielleicht auch geschicktere Möglichkeiten gibt die Spannung auszulesen, zum Beispiel mit einem Arduino oder Ähnlichem. Meine Aufgabe ist letztendlich charakteristische Werte der Photodiode wie U-I- Kurve, Signal-to-Noise Ratio, spektrale Empfindlichlkeit etc. zu bestimmen. Um den Transimpedanzverstärker soll es hier bitte gar nicht gehen, er wird Werte von 0 bis 5V und bis maximal 20 Mhz liefern. In der Regel werde ich aber vermutlich eher mit 1-10 khz arbeiten denke ich. Ich bitte um Verständnis, ich habe keinen wirklichen elektrotechnischen Hintergrund. Meine generelle Frage wäre, wie ihr das Auslesen des Transimpedanzverstärkers angehen würdet. Vielen Dank, ich freue mich auf eure Antworten.
> Werte von 0 bis 5V und bis maximal 20 Mhz liefern > zum Beispiel mit einem Arduino Damit also schon mal nicht.
xyz schrieb: > Damit also schon mal nicht, aber... ...mit einem Datenlogger, hätte da noch im zweiten Teil des Satzes hingemusst.
Das dafür übliche Messgerät nennt man Oszilloskop. Speziell für deine Problemstellung nimmt man ein DSO. Welche Speicherbreite und -tiefe nötig ist, das gibt dein Posting allerdings nicht her.
Emil V. schrieb: > wie ihr das Auslesen des > Transimpedanzverstärkers angehen würdet. mein Geheimtipp: mit dem Gebrauch eines A/D Wandlers.
Dafür wirst du entweder ein speziell entwickeltes Testboard brauchen, oder ein Testsystem aus kommerziellen Messgeräten. Eine Eigenentwicklung wird für einen Maschinenbauer kaum in Frage kommen, mit solchen Spezialsachen sind wahrscheinlich auch manche Elektrotechniker überfragt. Du wirst einen Funktionsgenerator brauchen, oder eine präz. Stromquelle/SMU die du per Computer zB. über LAN oder GPIB ansteuerst. Um den Ausgang zu messen ein Oszilloskop oder schnelles Digitalmultimeter oder einen Spektrumanalysator. Jetzt kommt es darauf an wie schnell das Teil tatsächlich ist und wie genau es sein soll, 1kHz oder 20Mhz sind ein Wahnsinns Unterschied, das ist der Unterschied zwischen einfacher Lösung und riesen Messaufwand. Welche Eingangsströme willst du erreichen? 10pA bei 20Mhz zB. da wirst du deinen Spaß damit haben...... Willst du nur den TIA vermessen oder TIA+Photodiode?? Das entscheidet ob du elektrisch oder optisch anregen musst. Emil V. schrieb: > spektrale Empfindlichlkeit Dafür brauchst du eine einstellbar optische Quelle, evtl. eine Abschwächerbank. Das ist alles andere als Trivial und als Fachfremder so kaum machbar. mfg
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Emil V. schrieb: > Aufgabe ist letztendlich charakteristische Werte der Photodiode wie U-I- > Kurve, Signal-to-Noise Ratio, spektrale Empfindlichlkeit etc. zu > bestimmen. Das sieht so aus, als wenn Du den Transimpedanzverstärker samt Photodiode komplett vermessen möchtest. Das sind ganz verschiedene Messungen und ein Arduino ist da absolut keine gute Idee. Z.B. die spektrale Empfindlichkeit ist eine physikalische Messung, dafür mußt Du verschiedene Wellenlängen auf die Photodiode geben. U/I-Kurve und Rauschen sind rein elektrisch Messungen. S/N vermutlich über die Temperatur? Dann noch 'etc'. Das hört sich also nach einem ganzen Zoo verschiedener Messungen an! Zuerst würde ich mir eine möglichst detaillierte Liste aller Messungen machen. Dazu den Versuchsaufbau skizzieren. Was brauchst Du alles? Daraus ergeben sich dann die Meßgeräte - ein Oszilloskop wird das Elementarste sein. Vielfachmeßgerät, Temperaturmeßgerät. Es ist ja heutzutage modern alles automatisiert zu messen (Arduino & Co) aber bei derart unterschiedlichen Messungen an einem Exemplar würde ich das alles 'altmodisch' von Hand messen und dokumentieren. (Vor langer Zeit hatte ich im Studium eine sehr ähnliche Aufgabe - je tiefer man einsteigt desto mehr wird es aber man wächst an seinen Aufgaben). Viel Erfolg!
Emil V. schrieb: > Meine generelle Frage wäre, wie ihr das Auslesen des > Transimpedanzverstärkers angehen würdet. Für schnelle Sachen (Bandbreite, Anstiegszeit) mit einem DSO. https://www.mikrocontroller.net/articles/Oszilloskop#Digitale_Speicheroszilloskope Für Rauschen ggf. ein Spektrumalayzer. Für U/UI Kurven und die spektrale Empfindlichkeit reicht ein DMM (Digitalmultimeter), welches ggf. per USB auslesbar ist, wenn man das automatisieren will. Nahezu alle modernen Meßgeräte tragen im Namen "Digital", was bedeutet, daß man die Daten speichern und in den PC übertragen kann. Da muss man nix extra bauen oder kaufen. Aber all das sind keine typischen Aufgaben für einen Maschinenbauer.
Vielen Dank schon mal für die zahlreichen Antworten. Ich gehe jetzt mal nur auf die etwas konstruktiveren ein, die mehrere Sätze umfassen. Das soll keine Kritik an den ersten Beiträgen sein, ich verstehe es wenn man gerade einfach nicht die Zeit hat ausführlicher zu antworten. Bitte schlagt euch in diesem Thread nicht die Köpfe ein :) Um meine Aufgabe nochmal etwas präziser darzustellen: Es soll im Rahmen einer studentischen Arbeit eine elektrische und optische Charakterisierung vorgenommen werden und eventuell noch ein Vergleich mit dem Verhalten eines Phototransistors. Präziser ist die Aufgabenstellung nicht, aber ich denke die im Eingangsposting erwähnten Messungen gehören schon dazu. Die Photodiode wird dabei von einer Laserdiode in einigen Zentimetern Abstand beleuchtet. Falls ein etwas genauerer Eindruck der Diode hilft: Es handelt sich um die KPEIMC-UDCOM der Marke Kyosemi. Diese wird mittels Wirebond und leitendem UV-Kleber auf eine Platine aufgebracht. Die Diode hat eine sehr große Bandbreite (bis über 1GHz), da der Signalgenerator im Labor aber nur 25Mhz packt, werde ich die Frequenzantwort wohl nicht wirklich (vollständig) messen können (korrigiert mich wenn ich falsch liege). Da ich einige Eigenschaften mit denen eines Phototransistors vergleichen möchte dachte ich mir es wäre praktisch das Verhalten auch für höhere Frequenzen (20MHz...) untersuchen zu können, da der Transistor ja wesentlich "langsamer" sein sollte. Den Transistor würde ich dann mit entsprechend geringerer Verstärkung messen. Zur spektralen Empfindlichkeit: Es ist im Labor kein Gerät vorhanden, mit dem ich ein kontinuierliches Spektrum für eine sinnvolle messung erzeugen könnte. Ich habe mich mit meinem Betreuer geeinigt, dass eine Messung mit drei Laserdioden verschiedener Wellenlängen ausreicht. Die ermittelten Werte werde ich dann mit denen aus dem Datenblatt vergleichen. Das mit dem digitalen Speicheroszilloskop klingt sehr interessant, ich werde mich diesbezüglich mal einlesen. Mein generelles Problem ist eben momentan einfach noch wie ich die Werte aufnehme und darstelle. Natürlich wäre es gut wenn man das irgendwie "automatisieren" könnte, zur Not geht es natürlich auch von Hand.
Wenn Du Dich mit 10kHz Meßfrequenz begnügen kannst - dann reicht eine USB-Soundkarte am PC und Du kannst Frequenzgänge, Rauschen etc nicht nur mit hoher Auflösung messen sondern auch gleich noch automatisch dokumentieren. Allerdings kannst Du damit nur Wechselspannungen verfolgen.
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