Hallo, ich möchte Lichtpulse messen, die ca. 1 µs lang sind. Die Flanken des Lichtsignals haben eine Anstiegs- Abfallzeit von ca. 100 ns. Bei meiner Messung mit der Fotodiode würde ich gerne Unterschiede in der Anstiegs- und Abfallzeit grob erkennen können. Also z.B. zwischen einer Anstiegszeit von 200 ns und 100 ns Unterscheiden können. D.h. meine Fotodiode müsste dementsprechend schnell ansprechen. Erste Frage: Ist das überhaupt möglich? Ich habe mir diese Infos hier angeschaut: https://www.mikrocontroller.net/articles/Lichtsensor_/_Helligkeitssensor#Konstantstromquelle_mit_Transimpedanzverst%C3%A4rker Die kleinste Photodiodensperrschichtkapazität die ich auf die Schnelle finde ist 6 pF: https://www.mouser.de/datasheet/2/313/PS0.25-5_SMD_3001048-1479686.pdf Dann müsste ich einen OpAmp finden mit riesigem GBP, z.B. der hier (?): https://www.mouser.de/datasheet/2/609/623012fc-2955612.pdf Hier liegt das GBP bei 1.45 GHz, dem größten Wert den ich bei Mouser finde (Eingangskapazität 2.9 pF). In Kombination mit der kleinen Kapazität der Fotodiode sollte ich damit auf eine Grenzfrequenz von ca. 5 MHz kommen. Das ist grob die richtige Größenordnung und vielleicht einen Versuch Wert. Wie im Beispiel würde ich aufgrund von Ahnungslosigkeit einen Rückkopplungswiderstand von 1MΩ verwenden und dann eine Kompensationskapazität von 0.1 pF. Könnte das mit den angegebenen Bauteilen funktionieren? Macht mir die Realität irgendwo einen Strich durch die Rechnung? Danke für eure Hilfe!
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Ich habe vor kurzem das OPA857EVM von Ti mit dem OPA857 Transimpedanzverstärker verwendet und war sehr zufrieden. Um welche Wellenlänge geht es? Wie viel Leistung steckt in den optischen Pulsen?
T. F. schrieb: > Ich habe vor kurzem das OPA857EVM von Ti mit dem OPA857 > Transimpedanzverstärker verwendet und war sehr zufrieden. > > Um welche Wellenlänge geht es? Wie viel Leistung steckt in den optischen > Pulsen? Ah, das evaluation board sieht gut aus...! Mit der passenden Fotodiode wäre es also möglich meine Anforderungen zu erfüllen? Meine Lichtquelle hat 40W Lichtleistung und 450 nm Wellenlänge. Ich werde also nur das Streulicht eines Beamdumps messen (wenn das nicht schon zu viel ist).
William .. schrieb: > Kompensationskapazität von 0.1 pF. > Macht mir die > Realität irgendwo einen Strich durch die Rechnung? Ja, wie willst Du eine Kapazität von 0,1p realisieren? Selbst wenn es sie zu kaufen gäbe (0,5p sind schon wenig), die parasitären Kapazitäten von Leiterbahnen und Bauteilen sind höher.
Ich denke Mal das ist ein Laser? Standard Si-PIN Dioden werden ca 0.15A/W bringen (z.B.: S5972 von Hamamatsu, wäre auch ausreichend schnell). Nehmen wir Mal an der Beamdump reflektiert 0.1% (eher mehr): 40W * 0.001 * 0.15 A/W = 6mA. Mit dem Gain des Transimpedanzverstärkers kommst du dann auf die Ausgangsspannung. Der oben genannte würde dabei schon Übersteuern. Die pseudodifferentiellen Ausgänge machen nur ein paar 100mV wenn ich mich Recht erinnere. Also müsste noch ein Abschwächer davor. Ich denke aber du könntest auch die Diode direkt mit Bias an 50 Ohm betreiben.
Einfach mal hier bei den amplified photodiodes schauen: https://www.thorlabs.com/navigation.cfm?guide_id=2171
… oder noch besser hier, da preiswerter: https://www.thorlabs.com/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=285 , davon ausgehend, dass ein Lötkolben vorhanden ist… Mit der richtigen Diode messe ich damit sub ns Laserpulse in Echtzeit/im Einzelschuss.
William .. schrieb: > Die kleinste Photodiodensperrschichtkapazität die ich auf die Schnelle > finde ist 6 pF: Die 6 pF interessieren dich nicht. Lege eine anständige Spannung in Sperrrichtung an. Dann kommst du locker unter 2 pF. (DS S.2, Abb. "Capacitance as fct of reverse bias")
Georg schrieb: > … oder noch besser hier, da preiswerter: > https://www.thorlabs.com/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=285 Das OEM Thorlabs Modul kostet auch "nur" 90 Euro, das ist doch sehr günstig. Außerdem gibt's da immer lecker Kekse. Also: Alles toller Input hier, danke sehr!
William .. schrieb: > Bei meiner Messung mit der Fotodiode würde ich gerne Unterschiede in der > Anstiegs- und Abfallzeit grob erkennen können. Schreibe lieber, welche Schaltung dir da vorschwebt und welchen Dynamikumfang du erwartest. Wenn es schnell gehen soll, dann versucht man zuerst, jegliche Spannungsänderung an der Fotodiode zu vermeiden, also eine invertierende OpV-Schaltung aufzubauen. Der Spannungshub findet dann nur am Ausgang des OpV statt und schnelle OpV gibt es z.B. den AD8000. Ob du mit dem Biasstrom zurecht kommst, mußt du mal selber sehen. Im Datenblatt steht nur lapidar -3µA..+45µA. Aber es gibt auch andere schnelle OpV, wenngleich z.T. deftig teurer. W.S.
Georg schrieb: > … oder noch besser hier, da preiswerter: > https://www.thorlabs.com/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=285 > , davon ausgehend, dass ein Lötkolben vorhanden ist… > Mit der richtigen Diode messe ich damit sub ns Laserpulse in Echtzeit/im > Einzelschuss. Georg, aber welche Schaltung verwendest du dafür? Mein Wissen ist leider sehr beschränkt...
… die passende Schaltung mit Vorspannung der Diode ist im Datenblatt beschrieben… https://www.thorlabs.com/drawings/e95a5ceb4340719e-4B24525E-A6E4-467C-015D0DCD7DBCB4CB/FDS100-SpecSheet.pdf mit Batterien und wenig Widerständen ist das schnell aufgebaut. Wenn Du allerdings unter die ns Auflösung willst wird es schon sportlicher, aber da bist Du mit deinen Zeiten ohnehin im slowmotion Bereich… ultrakurze Grüße Georg
Georg schrieb: > … die passende Schaltung mit Vorspannung der Diode ist im Datenblatt > beschrieben… > https://www.thorlabs.com/drawings/e95a5ceb4340719e-4B24525E-A6E4-467C-015D0DCD7DBCB4CB/FDS100-SpecSheet.pdf > mit Batterien und wenig Widerständen ist das schnell aufgebaut. > Wenn Du allerdings unter die ns Auflösung willst wird es schon > sportlicher, aber da bist Du mit deinen Zeiten ohnehin im slowmotion > Bereich… > > ultrakurze Grüße > Georg Oha, das sieht ja einfach aus... Danke! Wir haben auch noch einen Doppelpuls-Laser den ich ab und zu überprüfen müsste, der hat 10 ns Pulsweite. Mit der FDS025 könnte das ja auch gut klappen, oder übersehe ich das was? Sonst bestelle ich gleich mal...
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William .. schrieb: > Mit der FDS025 könnte das ja auch gut klappen, oder übersehe ich das > was? Ich find die riesig, mit 10mm2 Detektorfläche bringt sie 20pF, und hohe Empfindlichkeit ist bei Laser ja unnötig, tut's nicht eine 1mm2 Photodiode ?
MaWin schrieb: > Ich find die riesig, mit 10mm2 Detektorfläche bringt sie 20pF, und hohe > Empfindlichkeit ist bei Laser ja unnötig, tut's nicht eine 1mm2 > Photodiode ? Doch, tut es. Für den TO mal als Beispiel: Ein TIA mit OPA657, SFH203 (bzw. SFH103) erreicht lässig 10... 20ns Flankensteilheit, wenn Rf nicht unsinnig hoch ist (Deine 5MOhm sind jedenfalls Unsinn, vor allem bei dieser Lichtleistung). Mache Rf=10kOhm oder kleiner oder so, Cf mit paar pF musste eben ausprobieren, damit die Sache nicht selbstschwingend wird, denn da spielen die parasitären Kapazitäten kräftig mit rein. Und es sollte klar sein, daß Breadboard-Aufbau hier keine gute Idee ist. Für einen schnellen Schuß wäre Lochraster-Platine ganz gut, wo man in fliegender Verdrahtung den Krempel zusammenlötet, in einem Kubus von vielleicht 1cm³ (daß alles SMD sein sollte außer der PD, sollte klar sein, wobei die PD schön kurz angebunden sein sollte (also eher mm statt cm). Und wie üblich - Abblock-Kondensatoren für den OPV nicht vergessen ...
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MaWin schrieb: > William .. schrieb: >> Mit der FDS025 könnte das ja auch gut klappen, oder übersehe ich das >> was? > > Ich find die riesig, mit 10mm2 Detektorfläche bringt sie 20pF, und hohe > Empfindlichkeit ist bei Laser ja unnötig, tut's nicht eine 1mm2 > Photodiode ? Die Diode hat 0.049 mm2 Detektorfläche wenn ich das richtig sehe. Und 0.94 pF Kapazität, rise time 47 ps, das ist die schnellste die ich dort für unter 50 € finde...
William .. schrieb: > Die Diode hat 0.049 mm2 Detektorfläche Achso, du redest von einer anderen als das verlinkte Datenblatt.
William .. schrieb: > MaWin schrieb: >> William .. schrieb: >>> Mit der FDS025 könnte das ja auch gut klappen, oder übersehe ich das >>> was? >> >> Ich find die riesig, mit 10mm2 Detektorfläche bringt sie 20pF, und hohe >> Empfindlichkeit ist bei Laser ja unnötig, tut's nicht eine 1mm2 >> Photodiode ? > > Die Diode hat 0.049 mm2 Detektorfläche wenn ich das richtig sehe. Und > 0.94 pF Kapazität, rise time 47 ps, das ist die schnellste die ich dort > für unter 50 € finde... Für den Unterschied >Also z.B. zwischen einer >Anstiegszeit von 200 ns und 100 ns Unterscheiden können. brauchste keine Risetime von 47ps - es reicht eine ganz normale PD aus der Bastelkiste ....
Jens G. schrieb: > Für den Unterschied > >>Also z.B. zwischen einer >>Anstiegszeit von 200 ns und 100 ns Unterscheiden können. > > brauchste keine Risetime von 47ps - es reicht eine ganz normale PD aus > der Bastelkiste .... Ja, das stimmt wohl, aber bei den ganzen tollen Beiträgen hier sind meine Ansprüche plötzlich gestiegen ;-D Dachte ja gar nicht, dass es überhaupt mit so einfachen Mitteln möglich ist. Jetzt möchte ich auch meinen 10 ns 200 mJ Laser vermessen :-D
MaWin schrieb: > William .. schrieb: >> Die Diode hat 0.049 mm2 Detektorfläche > > Achso, du redest von einer anderen als das verlinkte Datenblatt. Hier scheint jeder was anderes zu sehen - ich sehe da eine PD mit 0,25mm² aktiver Fläche ...
Jens G. schrieb: > Hier scheint jeder was anderes zu sehen - ich sehe da eine PD mit > 0,25mm² aktiver Fläche ... Hmm Active Area 13 mm2 Rise/Fall Time (632 nm, RL=50 Ω, 20 V) tr/tf 10 ns / 10 ns NEP, Typical (900 nm, 20 V) W/√Hz 1.2 x 10-14 Dark Current (20V) Id 1.0 nA (Typ.) 20 nA (Max.) Capacitance (20V) Cj 24 pF (Typ.)
Diese Diode meine ich, die werde ich bestellen: https://www.thorlabs.com/thorproduct.cfm?partnumber=FDS025
William .. schrieb: > Jens G. schrieb: >> Für den Unterschied >> >>>Also z.B. zwischen einer >>>Anstiegszeit von 200 ns und 100 ns Unterscheiden können. >> >> brauchste keine Risetime von 47ps - es reicht eine ganz normale PD aus >> der Bastelkiste .... > > Ja, das stimmt wohl, aber bei den ganzen tollen Beiträgen hier sind > meine Ansprüche plötzlich gestiegen ;-D Dachte ja gar nicht, dass es > überhaupt mit so einfachen Mitteln möglich ist. Jetzt möchte ich auch > meinen 10 ns 200 mJ Laser vermessen :-D Moin William, das wird mit der Diode problemlos klappen, genug Licht hast Du ja. Hast Du auch genug Laserschutzbrille? Du hast halt nur zwei Versuche wenn nicht. Viel Erfolg Georg
Georg schrieb: > William .. schrieb: >> Jens G. schrieb: >>> Für den Unterschied >>> >>>>Also z.B. zwischen einer >>>>Anstiegszeit von 200 ns und 100 ns Unterscheiden können. >>> >>> brauchste keine Risetime von 47ps - es reicht eine ganz normale PD aus >>> der Bastelkiste .... >> >> Ja, das stimmt wohl, aber bei den ganzen tollen Beiträgen hier sind >> meine Ansprüche plötzlich gestiegen ;-D Dachte ja gar nicht, dass es >> überhaupt mit so einfachen Mitteln möglich ist. Jetzt möchte ich auch >> meinen 10 ns 200 mJ Laser vermessen :-D > > Moin William, > das wird mit der Diode problemlos klappen, genug Licht hast Du ja. > Hast Du auch genug Laserschutzbrille? > Du hast halt nur zwei Versuche wenn nicht. > Viel Erfolg > Georg Danke,ja, meine Elektronikkenntnisse korrelieren nur sehr wenig mit meinen restlichen Kenntnissen in dem Bereich. Deswegen bin ich immer sehr froh über dieses Forum. Und diesmal gar nicht beschimpft worden!! ;)
Georg schrieb: > Du hast halt nur zwei Versuche wenn nicht. Wenn der Laser gut fokussiert ist, gibt es nur einen mehr oder weniger kleinen Einbrennpunkt. Für den nächsten Schuss muss man dann in eine etwas andere Richtung gucken ;-)
William .. schrieb: > Jens G. schrieb: >> PD mit 0,25mm² aktiver Fläche ... > > Ich sehe einen Kreis mit 0.25mm Durchmesser :) ... > Diese Diode meine ich, die werde ich bestellen: > https://www.thorlabs.com/thorproduct.cfm?partnumber=FDS025 Ja, aber dieses Angebot redet von "active area", und erst im DS sieht man, daß es um den Durchmesser geht. Aber wozu brauchst Du so eine teure PD? Die muß für Deinen Zweck nicht sonderlich schnell sein, und auch nicht sonderlich empfindlich - 'ne billige SFH103 tut's auch ...
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Jens G. schrieb: > Aber wozu brauchst Du so eine teure PD? Die muß für Deinen Zweck nicht > sonderlich schnell sein Ja, das glaube ich dir, dennoch gefällt mir die Skalierbarkeit, damit kann ich das Setup für alle möglichen Dinge einsetzen. Evtl. sogar Signale aus einem anderen Messgerät verarbeiten. Aus dem Artikel den ich am Anfang verlinkt habe ging nicht hervor, dass so schnelle Messungen überhaupt möglich sind mit einer einfachen Schaltung. Jedenfalls habe ich das darin nicht erkannt. Jetzt bin ich etwas schlauer.
brüno schrieb: > Die Diskussion dreht sich schon länger um die > > William .. schrieb: >> FDS025 Und was ist jetzt der Mehrwert Deiner Aussage?
William .. schrieb: > Hallo, ich möchte Lichtpulse messen, die ca. 1 µs lang sind. Die Flanken > des Lichtsignals haben eine Anstiegs- Abfallzeit von ca. 100 ns. Naja, das kriegt man schon hin. > Bei meiner Messung mit der Fotodiode würde ich gerne Unterschiede in der > Anstiegs- und Abfallzeit grob erkennen können. Also z.B. zwischen einer > Anstiegszeit von 200 ns und 100 ns Unterscheiden können. D.h. meine > Fotodiode müsste dementsprechend schnell ansprechen. Naja, dein Verstärker solle um die 10-20ns Anstiegszeit haben, damit man nicht zu sehr schätzen muss. Vielleicht reichen auch 50ns. Aber man muss es ja nicht zu lahm bauen. 20ns Anstiegszeit entsprechen ~18MHz Bandbreite. > Erste Frage: Ist das überhaupt möglich? Sicher, sowas ist heutzutage lahmarschig, wenn man weiß was man tut. > https://www.mikrocontroller.net/articles/Lichtsensor_/_Helligkeitssensor#Konstantstromquelle_mit_Transimpedanzverst%C3%A4rker Genau so. > Die kleinste Photodiodensperrschichtkapazität die ich auf die Schnelle > finde ist 6 pF: Reicht doch. Die allermeisten Photodioden tun es dafür. Auch wenn die vielleicht 10pF haben. > https://www.mouser.de/datasheet/2/313/PS0.25-5_SMD_3001048-1479686.pdf > > Dann müsste ich einen OpAmp finden mit riesigem GBP, z.B. der hier (?): > > https://www.mouser.de/datasheet/2/609/623012fc-2955612.pdf > > Hier liegt das GBP bei 1.45 GHz, dem größten Wert den ich bei Mouser > finde (Eingangskapazität 2.9 pF). Quark. Das Ding ist wie ein F1 Bolide. Den kontrollierst DU nicht! Denn setzt du beim ersten Gas geben an die Wand ;-) Für deine "lausigen" 18 MHz brauchst du einen OPV mit vielleicht 50-100MHz Bandbreite. Und den willst du erstmal beherrschen. OPA 365 (50MHz) könnte ein Anfang sein. Wenn der nicht reicht, dann OPA 356 (200MHz). ABer beide brauchen ein gutes Layout! > In Kombination mit der kleinen > Kapazität der Fotodiode sollte ich damit auf eine Grenzfrequenz von ca. > 5 MHz kommen. Glaub ich nicht. Wieviel Transimpedanz brauchst du denn? > Rückkopplungswiderstand von 1MΩ verwenden und dann eine > Kompensationskapazität von 0.1 pF. Unfug. > Könnte das mit den angegebenen Bauteilen funktionieren? Kaum. > Macht mir die > Realität irgendwo einen Strich durch die Rechnung? Vermutlich.
William .. schrieb: > Und diesmal gar nicht beschimpft worden!! ;) Ah jetzt geht's ja wohl doch noch los :)
William .. schrieb: > Die Diode hat 0.049 mm2 Detektorfläche wenn ich das richtig sehe. Und > 0.94 pF Kapazität, rise time 47 ps, das ist die schnellste die ich dort > für unter 50 € finde... Jajaja, keinen Plan aber das feinste Equipment kaufen. Das funktioniert nicht wirklich. Wenn du ausreichend optische Leistung hast, und das hast du, braucht du nicht viel Verstärkung. Vielleicht sogar gar keine! Nimm eine nicht zu große Photodiode mit vielleicht 1-2mm^2 aktiver Fläche und vielleicht 5-20ns Anstiegszeit an 50 Ohm. Die kann man, wie bereits mehrfach gesagt, bei ausreichend Leitung direkt an 50 Ohm am Oszi betreiben. Einfacher und schneller geht es nicht. GGf. nimmt man noch einen 9V Block für die Vorspannung, um die Kapazität zu vermindern.
Jens G. schrieb: > Und was ist jetzt der Mehrwert Deiner Aussage? Im Angebot wie auch im Datenblatt und im Screenshot steht Ø0.25 mm Active Area. Das erste Zeichen steht dabei bekanntermaßen für Durchmesser 😏 Aber offensichtlich bestand bei einigen etwas Verwirrung, z.B. auch: MaWin schrieb: > Active Area 13 mm2
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