EOM-Treiber für feste Frequenz - Page 4

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Re: EOM-Treiber für feste Frequenz

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Großartig geheim ist da nichts:
http://bibo.iqo.uni-hannover.de/dokuwiki/doku.php?id=eigenbau:photodiodenverstaerker_20_mhz

Die Induktivität in der Rückkopplung der Eingangsstufe ist nicht bestückt.
Ursprünglich sollte damit die Verstärkung bei 20 MHz deutlich größer als
bei DC gemacht werden. In der Simulation klappte das prima. Im wirklichen
Leben gab es Schwingerei ohne Ende. Ich gebe allerdings zu, für die
Simulation einfach irgendeinen halbwegs schnellen Opamp aus der ltspice-Bib
genommen zu haben. Anders als auf dem Plan ist außerdem im richtigen Leben
die Eingangsstufe ein OPA656.

---<(kaimartin)>---
--
Kai-Martin Knaak
http://lilalaser.de/blog

Re: EOM-Treiber für feste Frequenz
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http://bibo.iqo.uni-hannover.de/dokuwiki/doku.php?id=eigenbau:photodiodenverstaerker_20_mhz
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Schoen! Mit Kostenrechnung, das haette ich bei einer Uni jetzt nicht
erwartet.


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Falls jemand mitliest und das nicht genug aufloesen kann: Auf den
Schaltplan klicken, danach einmal vergroessern.

Es sollte noch eine Kapazitaet ueber R2, koenntest Du eventuell direkt
oben drauf loeten. Sonst hast Du nur die recht hohe PD Kapazitaet von
Vin- nach Masse und dann haut die Verstaerkung nach oben hin ab,
schlimmstenfalls bis zur Schwingneigung. Einige pF sollten reichen.
Vorspannen der BPW34 waere auch nicht schlecht, um deren Kapazitaet
etwas herunterzudruecken. Dann kann die Kapazitaet ueber R2 sehr klein
bleiben und es gibt mehr Bandbreite.

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com /

Re: EOM-Treiber für feste Frequenz

Moin!

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http://bibo.iqo.uni-hannover.de/dokuwiki/doku.php?id=eigenbau:photodiodenverstaerker_20_mhz

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Allgemein: Oder ein kleiner Widerstand in Reihe mit der Diode, erfüllt
den gleichen Zweck ohne den Opamp-Ausgang kapazitiv zu belasten und
der Spannungsabfall fällt - gerade bei vorgespannten Dioden - nicht
weiter auf. Vor allem aber wird die Verstärkung so auf einen festen
Wert begrenzt, unabhängig von der Größe der Sperrschichtkapazität.

Aber hier: Da R2 schon so klein ist, wird die kritische Frequenz so
hoch liegen, daß dem Verstärker dort lang die Puste ausgegangen ist.
Vermutlich also unkritisch.

Mich würde allerdings interessieren, welchen Zweck R9/C14 erfüllen
sollen...

Gruß,
Michael.

Re: EOM-Treiber für feste Frequenz
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Ja, bei 100uW kann man sich das locker leisten.


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Ich denke, Kai-Martin wird dort eh einmal etwas heisseres als den TSH300
einsetzen.


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Wahrscheinlich als Block von den anderen Opamp Stufen mit rueberkopiert ...

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com /

Re: EOM-Treiber für feste Frequenz

Moin!

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Bei 1mA und Vorspannung auch noch - und deutlich mehr tut man kaum
einer Standardphotodiode an.

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Nun, besagte Hamamatsu S5072 hat _ohne_ Vorspannung ca. 5pF...
http://sales.hamamatsu.com/assets/pdf/parts_S/S5971_etc.pdf

Mit den 100 Ohm in der Rückkopplung gibt das 300MHz Grenzfrequenz - da
bräuchte es schon eine hübsche GBW, daß der Opamp bei 300 MHz noch
genügend Luft in der Hose hat um zu schwingen.

Spätestens mit einem schnelleren Opamp sollte man dann auch wirklich
die Diode vorspannen, das bringt mehr Bandbreite für weniger Geld.
Damit halbiert sich die Kapazität und für eine mögliche Schwingneigung
brauchts nochmal die doppelte GBW.

Vorausgesetzt, die 100 Ohm sind echt und nicht durch copy&paste
entstanden... Bei >1k Ohm schaut das alles natürlich ganz anders aus.

Gruß,
Michael.

Re: EOM-Treiber für feste Frequenz
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Ich dachte eher an den Rauschbeitrag. Aber der ist hier ja infinitesimal
klein. Bei mir spielte sich bisher (fast) alles in Fiberoptics im HF
Bereich ab und da geht so etwas nicht immer.


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Meine Verstaerker lagen in der GBW immer im GHz Bereich und hier koennte
so einer auch gute Dienste tun. Texas THS-Serie. Soviele GHz pro Dollar
brachten andere kaum. Ausser MMIC, aber die hatten fuer uns zuviel Gain
Tolerance. Richtig kostenguenstig wird das natuerlich diskret mit BRF93
und so.

Am Rande: Bei hier hat selbst ein langsamer OP-irgendwas mit einigen
hundert pF am Vin- munter den Sirtaki getanzt. Ich wuerde in jedem Fall
ein minimales C in der Gegenkopplung vorsehen. Ein paar pF reichen
meist, manchmal auch weniger als eines.


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Sollte man in der Tat.


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--
Gruesse, Joerg

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Re: EOM-Treiber für feste Frequenz

Moin!

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Da möchte ich mal anknüpfen...

Gegeben ist eine APD mit ca. 2 pF und angeblich knapp 1 pA/sqrt(Hz)
bei Raumtemperatur, deren Signal bis 200 MHz ausgewertet wird.
Momentan experimentiere ich mit TIA-ICs speziell für diesen Zweck:

http://datasheets.maxim-ic.com/en/ds/MAX3658.pdf
http://www.analog.com/UploadedFiles/Data_Sheets/AD8015.pdf

Die Rauschleistungsdichte liegt hier bei etwa 2-3 pA/sqrt(Hz), also in
der gleichen Größenordnung wie die der APD. Nun ließe sich der
Dunkelstrom - und damit vermutlich auch das Dunkelstromrauschen -
durch Kühlen der APD locker um 20-30 dB drücken (bei den Verstärkern
hingegen ist der Effekt weitaus kleiner).

Daher die Frage: Sind die ICs schon am Limit des Möglichen, oder
ließen sich mit anderen Mitteln auch Verstärker mit deutlich weniger
Rauschen bei gleicher Bandbreite aufbauen? Ebenfalls 20-30 dB wären
klasse. +5V Versorgung sind vorhanden, +12V notfalls auch, negative
Versorgung nicht.

Gruß,
Michael.

PS: Den Artikel von Hobbs kenne ich, aber dessen Schaltung lässt sich
wohl so ohne weiteres auch nicht auf APDs übertragen...


Re: EOM-Treiber für feste Frequenz

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Warum eigentlich nicht?


---<(kaimartin)>---
--
Kai-Martin Knaak                                  tel: +49-511-762-2895
Universität Hannover, Inst. für Quantenoptik      fax: +49-511-762-2211    
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Re: EOM-Treiber für feste Frequenz

Moin!

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Sorry, da war ich wohl nicht mehr ganz wach... Ich hatte die Schaltung
für mich schon abgehakt, was aber weniger an der APD, sondern mehr am
Frequenzbereich lag:

Q2, "superbeta"-Transistor mit h_fe > 1000, low noise, aber langsam.
Da müsste man erstmal was entsprechendes mit höherer GBW finden.
Inwiefern ein Darlington aus zwei schnellen Transistoren hier den
gleichen Zweck erfüllt (auch was das Rauschen angeht) weiß ich nicht.
Dazu kommt, daß Hobbs den Einfluss von C_be und C_bc wegdiskutiert,
weil sie klein gegenüber den 100pF seiner worst-case-Photodiode sind -
bei meiner Diode ist das aber nicht der Fall.

Die Transistoren dienen ja "nur" dazu, den Einfluss der Dioden-
kapazität zu verringern und diese somit in eine ideale Spannungsquelle
zu verwandeln. Der Strom wird hierbei aber nicht verstärkt. Das
bedeutet, daß sich nach wie vor das Eingangsstromrauschen des Opamp
dem Eingangsstromrauschen des gesamten Verstärkers entspricht,
zuzüglich Eingangsspannungsrauschen / R_f.

Um mit der integrierten Lösung (2pA/rtHz) überhaupt mithalten zu
können, müsste der in der Schaltung verwendete Opamp bei nach wie vor
ordentlicher GBW also bereits unter 2pA/rtHz und 100nV/rtHz (bei 50k)
kommen, ohne weitere Rauschquellen zu berücksichtigen. Gut, so um
1pA/rtHz mag man finden, aber dann scheint auch Schluss zu sein.
Gegenüber der integrierten Lösung sind also maximal 6dB abzüglich der
anderen Rauschbeiträge drin.

Nicht gerade motivierend.

Gruß,
Michael.

Re: EOM-Treiber für feste Frequenz
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Die sind schon recht gut, doch mit diskreten Bauteilen kann man sie
schlagen.


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Kapitel 7 in "The Art of Electronics" gibt gute Tips zum Herausfischen
der richtigen Transistoren.

Beispiele von gaengigen Architekturen:
http://www.janascard.cz/PDF/Ultra%20low%20noise%20amplifiers.pdf
http://www.discovercircuits.com/PDF-FILES/fetamp0.pdf

Heute gibt es ein herrliches Angebot an HF Transistoren und sie kosten
wenig. Low Noise FETs aus Japan und Low Noise Bipolar der Ferrari-Klasse
aus Muenchen (habe mir gerade wieder einen Schwung BFP620 besorgt). Eine
knifflige Aufgabe gibt es aber: Die Current Noise Density ist nur bei
sehr kleinem Kollektorstrom niedrig und dann wird es schwieriger, die
noetige Bandbreite herauszuholen. Auch der Dynamikbereich muss erwaegt
werden, nach dem Motto "Wie weit kann ich mit dem Ruhestrom
heruntergehen, dass es aber trotzdem noch reicht?"

HF Transistoren werden dem Marktbedarf entsprechend geometrisiert und
der will eben 50ohm oder 75ohm. Dem diskreten Entwickler stehen dann nur
Parallelschaltung, Ruhestromeinstellung und Anpass-Uebertrager als
Werkzeuge zur Verfuegung. Es sei denn, man hat gute Beziehungen zu einem
Institut der Halbleitertechnik oder wie damals bei uns in Aachen zu
einem HF Institut, wo eigene Transistoren entwickelt werden.

Wenn man tiefer einsteigen moechte (dieses Paper behandelt BJT):
http://www.eecg.utoronto.ca/~sorinv/papers/JSSC_1997.pdf


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APD kenne ich nicht. Aber es sieht so aus, als wolltet Ihr jedes
Elektroenchen per Handschlag begruessen und da kommt man um eine
detaillierte Noise Analyse nicht herum. Was aber beinahe noch wichtiger
ist, geht die EMV an. Zum Beispiel sollte keinesfalls jemand mit
eingeschaltetem Handy in die Naehe der Anlage gelassen werden. Dessen HF
findet die b-e Strecken wie die Ameisen das Zuckerwasser und was einmal
dort demoduliert hat, bekommt man nicht wieder heraus.

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com /

Re: EOM-Treiber für feste Frequenz

Moin!

[TIA-ICs]

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Wie weit?

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Hm, reine Spannungsverstärker...

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Mit entsprechend schnelleren Bauteilen wär da vielleicht was machbar.

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Kannst Du vielleicht einen schönen FET empfehlen?

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Eigentlich nicht, wir wollen schon noch im linearen Bereich bleiben,
single photon (Geiger mode) bringt uns nicht weiter.

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Ehrlich gesagt hatte ich gehofft, daß jemand irgendwo eine virtuelle
Schublade im Netz kennt, in die jemand mal was bereits passendes
gelegt hat. :-) Der Bedarf an rauscharmen PD-Verstärkern in dem
Frequenzbereich scheint ja schonmal gegeben zu sein, sonst würde es
keine ICs dafür geben.

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Weißblech + Durchführungskondensator rulez. Und Licht kommt nur per
Faser rein.

Dank und Gruß,
Michael.

Re: EOM-Treiber für feste Frequenz
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6dB tiefer sollte zu schaffen sein, wenn ich das mit dem HF Bereich
vergleiche. Jedesmal wenn dort ein neuer Chip rauskommt, gibt es auch
wieder einen neuen HF-Transistor oder MMIC. So eine Art Wettrennen. Was
mich wundert, es muss also doch noch Leute geben, die mit diskreten
HF-Transistoren entwickeln.


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Habe lange keinen mehr gebraucht, aber ich wuerde vermutlich mit einem
FET wie diesem anfangen:
http://www.cel.com/pdf/datasheets/ne34018.pdf


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Schon klar, doch es waere wichtig, vor dem Design den hoechsten zu
erwartenden Aussteuerbereich der APD festzulegen, bis zu dem es noch
linear sein muss. Mir hatte letztens ein Kunde nach dem Layout gesagt,
sie muessten doch noch eine Schueppe Photonen drauflegen, so 8-10dB. Da
brach mir erstmal kurz der Schweiss aus.


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Die meisten, die sowas entwicklen, duerfen das dann nachher nicht
rausruecken. Ich selbst musste (bisher) noch nie wo weit herunter im
Rauschen.

Andy Abo von der UC Berkeley hat in seinem Artikel "A Wide-band
Low-Noise Transimpedance Preamp" so ein Design beschrieben und sie haben
es m.W. dann in einen BiCMOS Prozess gegossen. Aber die Web Site ist
nicht mehr erreichbar und leider habe ich den Artikel nicht mehr
(verheiratet, nix sammeln, und so weiter ...). Unter 1pA/rtHz sind sie
m.W. zwar nicht gekommen, aber das war vor ueber 10 Jahren und seitdem
sind viele neue HF Transistoren herausgekommen.


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Ja, so geht das. Wobei Durchfuehrungskondensatoren nach meiner Erfahrung
einem Handy nicht komplett Paroli bieten koennen. Am schlimmsten war es
mit GSM Handys. Die senden hier vielleicht auf einer leicht anderen
Frequenz, aber das Verfahren ist vermutlich aehnlich. Am Ende ging es
nicht anders, wir mussten bei diesem Kunden mit Faust in der Tasche auf
CMOS umsteigen.

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com /

Re: EOM-Treiber für fes te Frequenz

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Ja - wenn es besonders gut werden soll; oder auch, wenn es billig
werden soll :-) Natürlich nicht für den Massenmarkt der
Mobilkommunikation...

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Es ist gleich; GSM ist übel, dem ist oft nicht beizukommen. Noch
aggressiver scheint mir TETRA zu sein...

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--

Ralph.

http://www.dk5ras.de /
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Re: EOM-Treiber für feste Frequenz
...

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Mit 0.5 bis 10 uA Gatestrom ist das Stromrauschen aber betraechtlich.
Fuer hochohmige Schaltungen also nicht geeignete.

--
Uwe Bonnes                 snipped-for-privacy@elektron.ikp.physik.tu-darmstadt.de

Institut fuer Kernphysik  Schlossgartenstrasse 9  64289 Darmstadt
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Re: EOM-Treiber für feste Frequenz
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Gatestrom sollte man eigentlich nicht fliessen lassen. In dieser
Anwendung muesste der gegengekoppelt betrieben werden wie ein TIA. Fuer
die nachfolgenden Halbleiter koennte Michael dann BJT nehmen, z.B.
HF-Transistoren von Infineon.

--
Gruesse, Joerg

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Re: EOM-Treiber für feste Frequenz
Michael.
Michael.
Michael.
Michael.
Michael.
Michael.
Michael.
Michael.
Michael.
Michael.
Michael.
Michael.
Michael.
Michael.
Michael.
Michael.
Michael.
Michael.
Michael.
Michael.
Michael.
Michael.
Michael.
Michael.
Michael.
Michael.
Michael.
Michael.
Michael.
Michael.
Michael.
Michael.
Michael.
Michael.
Michael.
Michael.
Michael.
Michael.
Michael.
Michael.
Michael.


Re: EOM-Treiber für feste Frequenz
Newsoffice platt, schickt nur die letzte Zeile, kann nicht canceln.


Re: EOM-Treiber für feste Frequenz
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Probiere mal Thunderbrid. Der wackelt auch schon mal, aber (bisher) nie
so knallhart.

Ich weiss nicht, was in Deinem Post gewesen sein koennte, aber noch eine
Bemerkung, falls Ihr jetzt so etwas bauen wollt: Das ist alles andere
als trivial. Ein wichtiger Punkt neben den Funkstoerungen sind
Keramik-C. Ein harmloser Abblock-C kann soviel Mikrofonie produzieren,
dass es ueber die Versorgung hineinmoduliert. Ist mir auch schon passiert.

--
Gruesse, Joerg

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Re: EOM-Treiber für feste Frequenz

Moin!

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www.newsoffice.de ist ein www-zu-news-gateway, wenn er denn
funktioniert. Direkten Zugriff hab ich tagsüber nicht.

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Guter Hinweis. Gibts denn in <08%06 überhaupt was anderes als
Vielschichtkeramik?

Gruß,
Michael.

Re: EOM-Treiber für feste Frequenz
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Oder zu einem ISP wechseln, der auch Usenet anbietet :-)

Die meisten wie meiner werben dafuer nicht, und dabei bietet der sogar
Binary Zugang, wo man mal ein Scope Bild mit anhaengen kann. Viele Leute
auch bei den ISP Kundenberatern scheinen zu glauben, im Usenet tummeln
sich nur noch alte Haudegen mit Rauschebaerten.


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Es gibt dickere "Boardflex" Versionen von AVX. Wieviel besser es damit
wird, weiss ich nicht. Dann Polyfilm von Panasonic und anderen, die man
natuerlich mit einem kleinen Duennfilm begleiten muss. X7R und Z5U sind
schallempfindliche Materialien. C0G und NP0 weniger. Hier lohnt es sich,
das mit einem App Ingenieur z.B. von AVX zu besprechen.

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com /

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