Photodetektor - mal wieder

Das ist ja ein voellig unpolitisches Thema, das geht hier aber nicht :-)

Der LT6350 laege schonmal bei der Haelfte, 1pA/rtHz. Aber das ist fuer Euch noch nicht so der Bringer, eine Suche nach weiteren koennte sich lohnen.

SPICE Modelle gibt es in dem Bereich leider so gut wie nie, das raffen Hersteller einfach nicht wie wichtig die sind. Manchmal intern schon, aber sie ruecken sie nicht raus. Da hilft nur probieren, der NE3509 ist z.B. ab Lager beschaffbar:

Am besten ist es aber Phil Hobbs direkt zu fragen. Er schlaegt sich dauernd mit sowas rum. Ich habe zwar selbst auch schon Schaltungen fuer APD entworfen aber soweit hinunter das Gras wachsen hoeren mussten wir noch nicht.

Michael Eggert schrieb:

Möglichst rauscharm heisst in diesem Zusammenhang meist, dass nur sehr wenig Licht da ist... wieviel/wenig?

Urks, die haben Preisvorstellungen... Gibt auch Hybriddetektoren mit EB-APDs wie R10467U-40 mit QE>40% im Grünen. Mir wär auch, als gäbe es einigermassen "Standard" PMT, Head-on, Multialkali(?), ev mit dieser prismatischen Innenseite, welche ebenfalls in die Gegend von 40% kommen. Was empfiehlt der Hersteller?

Bei 1 MOhm kann man wohl 20 MHz vergessen.

Moin!

Pillepalle. AD8065 0,6fA/rtHz. fA! Und andere Hersteller haben ähnliches. Hilft nur wenig, wenn das thermische Rauschen des Rückkoppelwiderstands Größenordnungen drüber liegt oder er so groß wird, daß er die Eingangskapazität des Opamps nicht mehr umgeladen bekommt.

Ich wüsst ja nur gern vorher, ob ich damit auf dem richtigen Weg bin.

Hab ich auch schon überlegt.

Gruß, Michael.

Moin!

Genau. Also die meiste Zeit ist überhaupt nichts da, und dann würd ich dem Signal auch gern ansehen, daß nichts da ist. Wenn was da ist, dann ein Burst aus 10-20 Perioden einer Grundfrequenz zwischen 100 kHz und

Ja. Wobei sich die meisten ja nur in aller Breite auf Opamp + Rückkopplung beschränken und das führt hier nicht wirklich weiter.

Ich bin mir auch nicht sicher, ob eine Rückkopplung hier überhaupt sinnvoll ist - denn wenn ich schon nur eine handvoll Elektronen bekomme, dann will ich die doch zum Beispiel im Gate eines FET haben, wo sie wirklich etwas bewirken, und nicht im Rückkoppelwiderstand. Wärs da nicht sinnvoller, nur ganz hochohmig im Bereich DC bis Urks, die haben Preisvorstellungen...

Wenn sie mittlerweile tatsächlich die einzigen sind, wundert mich das nicht.

Cool! Ich hatte diese Hybriddinger gar nicht näher betrachtet, weil ich dachte, daß die eh nur die schlechte QE der Photoschicht mit der geringen Verstärkung einer APD kombinieren. Daß die Verstärkung um Faktor 1000 über der der APD liegt, wusste ich nicht. Das macht das Ganze doch schon interessant...

Das hab ich ihn vorgestern nach Erhalt des 20k-Angebots auch gefragt.

Gruß, Michael.

Aber 7nV/rtHz Voltage Noise, was einem dann etliches wieder kaputtmacht :-(

Bei Euch geht es doch erst ab 100kHz los und der Rf muss nicht komplett ohmsch sein :-)

Dann gibt es noch Tricks mit "tuning out" von Eingangskapazitaeten aber da faengt es an esoterisch zu werden, und koennte bei 0.1MHz-20MHz Bandbreite was knifflig sein.

Da hilft nur Simulieren mit dem besten FET fuer den es noch ein Model gibt und dann entweder an den Modellparametern rumfeilen oder mit dem nassen Fingern in der Luft weiterinterpretieren. Mache ich bei Verwendung von HF Teilen in Pulsern oefter, weil man da ums Verplatzen keine Models bekommen kann.

Es kann aber nicht schaden bei California Eastern Labs und aehnlichen Firmen mal nach Models anzuklopfen.

Mach es einfach mal. Kannst ja sagen ich haette Dir das empfohlen. Phil und ich tauschen privat schonmal Ideen aus, er ist sehr gespraechsbereit.

Also rechnerisch 100 pW, so als ganz grobe Größenordnung. Wobei wir durchaus auch noch viele deutlich kleinere Signale bekommen, die wir aber (noch) nicht auswerten können.

Gruß, Michael.

An einem 50ohm Widerstand waeren das immerhin 70uV.

Moin!

Nein. 100 pW auf einen 50 Ohm Widerstand geleuchtet gibt GAR NIX.

Gruß, Michael.

Michael Eggert :

Trägst Du schon das T-Shirt "Erbsenzähler? Nein Ingenieur!", oder darf man Dir das noch schenken? :-)

M.

Moin!

Dürftest Du, wenn Jörgs 70uV rechnerisch irgendwie zu 100 pW optisch passen würden, denn Rolf hatte gefragt, wieviel _Licht_ da ist.

Mit QE = 50% und etwas realistischeren M = 150: (100pW / (h*ny)) * QE * e * M * 50 Ohm = 160 nV.

Gruß, Michael.

Moin!

Das thermische Rauschen des Rückkoppelwiderstands ist weit schlimmer.

Ja, aber wie dann? Induktivität in der Rückkopplung - wird das stabil? Und wie soll ich eine Impedanz im MOhm-Bereich hinbekommen?

Das hat doch nur bei B Da hilft nur Simulieren mit dem besten FET fuer den es noch ein Model

Hast Du einen Vorschlag?

Gruß, Michael.

Wenn du den Photodetektor bis 20_Mhz betreiben willst, geht das doch nur noch im Kurzschlußbetrieb. Warum dann nicht die erste Stufe des Verstärkers mit mehreren Multi-Emitter-Transistoren verwirklichen? Transistoren also mit möglichst geringem Basisbahnwiderstand.

Moin!

Wegen der vielfachen C_BE? Ich weiß nicht ganz, was Du meinst. Die APD hat nur 1,6 pF, die könnte also bis 5 kOhm treiben.

Gruß, Michael.

Bevor du rechnest solltest du mal testweise eine Schaltung aufbauen. Damit läßt sich dann die wirkliche Kapazität ermitteln. Die ist mit Sicherheit höher als 1,6_pF. Denn es kommen ja noch Schaltkapazitäten und die Eingangskapazität des Verstärker dazu. Ich denke eher das der wirkliche Blindwiderstand etwas über 1K liegt. Bei solchen Werten wäre zu überlegen, den Photodetektor gleich im Kurzschluß zu betreiben. Bei einer Basisschaltung, die meinte ich, ist C_BE unwichtig. Und das C zwischen Collector und Emitter ließe sich mit Mikrowellen Transistoren nochmal reduzieren. Wenns noch notwendig sein sollte. Bei denen ist die Basis auf beiden Seiten rausgeführt.

Moin!

Die gekühlte APD ohne integrierten Verstärker wäre erst zu beschaffen...

Und was kommt danach? Mit einem Opamp bist Du wieder bei besagter Schaltung von Hobbs:

Und da ist nunmal das Problem, daß die Kaskode nicht den Strom verstärkt und Du hast immernoch das thermische Rauschen vom Rückkoppelwiderstand auf dem Opamp-Eingang, also muss der immernoch 1 MOhm groß sein und Du brauchst immernoch eine unrealistisch kleine Eingangskapazität des Opamps (an der die Kaskode nichts ändert). Lediglich die nötige GBW kannst Du dadurch reduzieren. Hilft aber nicht weiter.

Gruß, Michael.

Es geht um die parasitären Kapazitäten. Da dürfte eine Kühlung an den Kapazitäten wenig ändern.

Was hindert dich daran, den Transimpedanzverstärker bestehend aus Q1 + A1 in den Beisielen auf Q1 zu beschränken? Die Verstärkung einer Basisschaltung errechnet sich aus dem Verhältnis von Eingangswiderstand zu Ausgangswiderstand. In unserem Fall (Parallelschaltung von mehreren zB Mikrowellentransistoren )wird der Eingangswiderstand höchstens bei einigen Ohm liegen. Wenn dann der Ausgangswiderstand bei 100_Ohm liegt, hast du eine Spannungsverstärkung von zB 50. Damit hast du einen weiten Spielraum für die nachfolgenden Verstärker. Also die Basisschaltung ist nichts weiter als ein Strom-Spannungs-Wandler. ;-) Maßgebend für die Eingangsrauschleistung ist der resultierende Basisbahnwiederstand der Transistoren. Wenn noch eine Gegenkopplung nötig sein sollte, was ich bezweifele, wird die möglichst durch Drahtwiderstände jedes einzelnen Transistor in der Emitterleitung realisiert.

Schon klar, deshalb versuche ich bei TIAs immer mit dem Minimum auszukommen und den Rest nachzusetzen. Beim letzen waren es vier Verstaerker in Reihe, ging nicht anders.

Es gibt eine Menge Tricks, z.B. mit Uebertragern, nennt sich hierzulande "Noiseless Feedback". Bei einer geforderten Bandbreite von 200:1 koennte auch ein LC Netzwerk gehen aber das muss man in Sachen Stabilitaet gut abklopfen. D.h. es sollte vom Opamp und den anderen verwendeten Halbleitern jeweils ein SPICE Modell geben.

Bei TIAs ist das alles total unueblich. Was jedoch nichts heissen will. Dann koennte man ueberlegen ob z.B. Grounded-Gate oder Grounded-Base diskrete Verstaerker in Frage kaemen. Per Noiseless Feedback werden die oft auf 50ohm gehievt da sie ja von Natur aus einen fuer Antennensysteme oft zu niedrige Eingangsimpedanz haben, aber das ist keine gesetzliche Pflicht :-)

Man koennte z.B. mit dem JFET BF862 anfangen:

Ist auch gut moeglich dass Phil SPICE Modelle von heisseren FETs irgendwo losgeeist hat. Das Besorgen solcher Dinge kann einige "Penetranz" erfordern. Manchmal auch NDA und dann darf man es nicht weiterreichen.

Am 23.05.2012 16:36, schrieb Joerg:

Nennt sich hier X-gegengekoppelter-Verstärker. ;-)

In seinem Fall dürfte das ein sehr ambitioniertes Vorhaben werden.

Man nehme Mikrowellentransistoren. ;-)

Huch? Ich kannte bisher nur Gen-X, aber das ist was anderes und ich bin zuweit Richtung Grufti um zu denen zu gehoeren.

Falls das jetzt jemand probieren moechte: Es ist nicht ganz trivial. Besonders die multifilare Wickeltechnik durch einen Winz-Ringkern will geuebt sein. Oh was habe ich anfangs geflucht. Fast fertig und ... pock ... schon wieder eines der duennen Draehtchen abgerissen. Oder beim Abfackeln der Kupferlackschicht ein ganzes Stueck Draht abgeglueht.

Oh ja, ist es, wobei man das u.U. spalten kann. Mein erster TIA fuer Serienfertigung wurde eine Diplexer-Geschichte, der Strom in hoch- und niederfrequenteren Teil getrennt und jeder Teil bekam seinen privaten TIA. Das macht die Bandbreitenanforderung schonmal ertraeglicher.

Gibt aber meist keine SPICE Models dafuer. Wobei man wie gesagt die Stabilitaet mit anderen FETs oder BJTs per SPICE abklopfen und dann experimentieren kann. Es muss bei sowas ja auch ab und zu mal nach Kolophonium duften :-)

Was ich bei kommerziellen TIA-Designs immer wieder sehe ist dass Leute versuchen weit zuviel Verstaerkung aus der ersten Stufe rauszuholen. Bei HF-Empfaengern uebrigens auch.