Strahllagestabilisierung

"Heiko Lechner" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@mid.dfncis.de...

Nein

Sicher. Du willst die (anteilige) Lichtintensitaet messen, also den Strom.

Hauptsache schnell genug, was wissen wir, wie schnell deine Justierung erfolgt ? Die Ungenauigkeit geht in die Ungenauigkeit ein, mit der der Strahl hinterher in der Mitte des Teilungskreutes ist, aber so oder so wird er in die Mitte der Photodiode sein, egal wie ungenau die OpAmps sind.

Und rauschfrei. Und offsetfrei. Und temperaturunabhängig.

LMC6081 oder TLE2061 werden gern genommen.

Viele Grüße Steffen

MaWin schrieb:

Hallo!

Das ginge doch auch mit einem Spannungsverstärker oder nicht? Der Diodenstrom läßt eine Spannung an einem Shunt abfallen, die dann verstärkt wird. Ich weiß halt nur nicht, ob das Ganze dann auch noch für obigen Zweck oder nur noch für einen Dämmerungsschalter reicht.

MfG, Heiko.

Steffen Buehler schrieb:

Gibt es auch dazu fähige OPV, die es bei Conrad oder Reichelt gibt? Bei RS wird hier nicht so ganz häufig bestellt (meistens wird hier nicht so viel "Spezialzeug" benötigt) bei Farnell wird weniger als nicht so ganz häufig bestellt :)

Einige "speziellere Sachen" liegen hier auch auf Lager, aber die oben genannten sind da auch nicht bei.

Kurzum: Es wird eigentlich nur regelmäßig bei Conrad und Reichelt bestellt :)

Danke!

MfG, Heiko.

Heiko Lechner schrieb:

Sollten die OPV nicht auch einen kleinen Biasstrom haben, wenn sie als Transimpedanzverstärker eingesetzt werden?

Es ist irgendwie recht schwer alle Kriterien unterzubringen und dann auch noch einen leicht erhältlichen OPV zu finden.

Hier auf Lager wäre z.B. der OPA602, OPA2111 oder OPA111(NRND) "Ausweichtyp" OPA627 ist aber auch auf Lager.

Wären die auch geeignet?

Danke!

MfG, Heiko.

Wenn die Ansprüche nicht hoch wären hätte man auch 4 BPW34 nehmen können. Die sind dann nicht auf dem selben Substrat. Damit kann man die Diodenpärchen gegenpolig verschalten, sodaß sich die Differenzstrom sofort bildet:

Op braucht bipolare Versorgung und erzeugt bipolares Signal. Kondensator wird benötigt, damit der OP stabil bleibt trotz der erheblichen Kapazität der Dioden.

Wenn man noch mehr Geld als mit Vierquadranten-Fotodioden verbauen will: es gäbe auch noch PSDs.

MfG JRD

"Heiko Lechner" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@mid.dfncis.de...

genau das macht ein Transimpedanzversaterker, und haelt zusaetzlich noch die Spannung an der Diode (die ebenfalls einen Einfluss auf den Strom hat) konstant (i.A. bei 0).

Hengt alles von der Auswertung ab, wenn es nicht schnell sein muss, geht auch ein LM324 und RC-Kombination. Ein Laserstrahl ist kein Schummerlicht, also spielen niedrige Stroeme auch keine Rolle, ausserdem kompensiert sich das meiste weg.

Rafael Deliano schrieb:

Hallo!

Liegt schon vor mir, soll nicht so teuer gewesen sein (ca. 50EUR).

Man will nicht wissen wo sich der Strahl gerade befindet, man will nur wissen, ob er sich gerade nicht da befindet, wo er sein soll ;)

MfG, Heiko.

MaWin schrieb:

Ja, das ist klar, die Frage, die ich mir gestellt habe war: muss die Spannung über der Diode für diesen Zweck unbedingt so penibel konstant gehalten werden. Ok, dann fragt man sich wie groß man den Shuntwiderstand machen muss usw., dann kann man auch gleich einen "low-bias" OPV nehmen und als Transimpedanzverstärker beschalten.

Da stelle ich mir jetzt die Frage: Was hält so eine Fotodiode eigentlich aus bevor sie zerstört wird?

Geht das irgendwie aus dem Datenblatt hervor?

Danke!

MfG, Heiko.

Ja. Allerdings hat MaWin recht, Du nimmst ja die Differenzen auf, daher sollte sich das einigermaßen aufheben. Für die Temperaturdrift gilt das auch, und das Rauschen könntest Du mit einem Tiefpaß wegbringen. Setz die Grenzfrequenz auf 100 Hz, falls der Strahl nicht zu sehr zittert, dann sollte es in der Tat auch mit einem Billig-OP gehen.

Der OPA602 sieht gar nicht mal so schlecht aus, wenn ich das Datenblatt richtig überflogen habe.

Viele Grüße Steffen

Wenn das kein Laser ist mit dem man Loch brennen kann wirds die Diode nicht stören. Immer bezogen auf Transimpedanzschaltung.

Bei 0V macht sie keinen spannungsbedingten Reststrom. Bei Spannungen um z.B. 30V würde die Schaltung schneller ( weil Kapazität der Diode sinkt ), aber das ist hier ja eh nicht gewünscht.

Die verwendete Diode hat gemeinsame Kathode also 4x diese Schaltung:

Die Spannung geht nach negativ weg. Man tut sich schaltungstechnisch eventuell leichter wenn man weite Versorgung z.B. +15V und -15V hat. Dann Bifet verwenden. Billig z.B. einen TL081 mit einem Trimmpoti für den Offset. Wenn man nur wenig Versorgung z.B. +/-5V hat kann man auch CMOS-OPs wie ( billig ) TLC271 nehmen, dito mit Poti.

Passende Verknüpfung für Spannung 0V im Abgleich: in1 -R---+--R----+ | | +| - \ | | >-+ +-----| + / | | R GND | +-- out | R | in2 ------------+

Eventuell noch einen OP als Impedanzwandler nachschalten.

MfG JRD

Heiko Lechner schrieb:

Aber bis zu welcher Spannung bleibt das linear? Je nach Temperatur knickt das dann bei einigen 100mV auf eine logarithmische Kurve um. Zugegebenermassen gäbe es noch interessante Schaltungen, wenn die Dioden wirklich mit beiden Anschlüssen getrennt wären.

Dafür handelt man sich Einstreuungen von der Störungen in der Spannungsversorgung ein. Es wird seinen Grund haben, warum Femto in ihren GHz-Photodioden-Empfängern die Dioden in (diskret aufgebauten) Tranzimpedanz-Schaltungen anschließt.

Frage dazu: Wie groß ist in dieser Tranzimpedanz-Schaltung die Verstärkung, die man zur Abschätzung der sich einstellenden Bandbreite aus Gain-Bandwidth des Opamps braucht?

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Hallo Heiko,

Ich hatte etwas aehnliches gerade mit einem OPA277 gemacht, als TIA geschaltet. Funktioniert sehr schoen. Nun geht's an die Entwicklung fuer die Serie.

Hallo Heiko,

So isses. Bei mir plus Vorspannung, aber Du brauchst ja wahrscheinlich nicht in den GHz Bereich hinauf.

Datenblaetter von optischen Komponenten sind ein Trauerspiel, nicht genug Info drin. Normalerweise saettigen sie einfach, d.h. es kommt ab einem Punkt einfach nicht mehr Strom heraus. Pass aber auf, dass sie nicht ueber das Spannungslimit geht, falls Du keinen TIA dran hast.

Hallo,

Heiko Lechner schrieb:

Wenn du den Strahl stabilisieren willst, hast Du irgendwo mechanische Elemente, die Du ansteuerst, um den Strahl auszulenken. Die mechanischen Resonanzen dieser Elemente beschränken die Geschwindigkeit deiner Regelschleife auf schätzungsweise wenige kHz.

Es bringt also nichts (außer Rauschen), die Detektoren deutlich schneller als die Regelgeschwindigkeit zu machen.

Da Du einen Laserstrahl auf die Diode richtest, must Du dir wahrscheinlich auch keinerlei Gedanken über mangelnde Empfindlichkeit machen: genug Licht dürfte da sein, so daß ein eventueller Lastwiderstand zusammen mit der Dioden- und Op-Amp-Kapazität die Bandbreite nicht begrenzt.

Ich würde deshalb meinen, dass Du keinen Transimpedanzverstärker benötigst, und einen einfachen Lastwiderstand für jede Diode verwenden solltest.

Der Hauptvorteil des Transimpedanzverstärkers, dass er die Spannung über der Diode konstant hält und so die Diodenkapazität nicht umgeladen werden muß, fällt bei Dir ja sowieso weg: Deine Strahlstabilisierung sorgt ja ebenso dafür, dass das so bleibt.

Wichtiger ist eher, dass Du so regelst, dass die Photoströme der Dioden gleich sind (Offsets vermeiden). Nur dann erzeugen Intensitätsschwankungen des Laserstrahles keine Positionssignale.

Wenn Deine Lichtintensität sehr stark schwankt, könnte es u.U. sinnvoll sein, auch an der gemeinsamen Kathode einen Shunt einzufügen und das Fehlersignal auf die an diesem Shunt abfallende Spannung der Gesamtintensität zu normieren.

Gruß, Jürgen

Komplizierte Frage die wohl nicht kurz zu beantworten ist, Graeme hat glaube ich ganzes (teueres) Buch zu solchen Schaltungen geschrieben. Es gibt aber genügend ApplicationsNotes bei BurrBrown dazu:

Bild 6 ist die Schaltung unter diesem Gesichtspunkt: "Feedback Plots Define Op Amp AC Performance"

"Compensate Transimpedance Amplifiers intuitively"

"Photodiode Monitoring with Op Amps"

"Designing Photodiode Amplifier Circuits with OPA128"

"Tame Photodiodes with Op Amp Bootstrap"

"Noise Analysis of FET Transimpedance Amplifiers"

Ansonsten bliebe anzumerken, daß man sich wohl um konkreteres Modell der Photodiode bemühen würde um dann LTSpice anzuwerfen statt Formeln zu beackern.

MFG JRD

Hallo,

na hoffentlich tun Dir die Moden des Laserstrahls den Gefallen eine einigermassen rotationssymmetrische Helligkeitsverteilung des Laserstrahls zuzulassen.

Bye

Rafael Deliano schrieb:

Oh, das ist ja ein bisschen zu lesen...

Ich konnte bis jetzt nicht hinein schauen- wird da auch die Frage geklärt, wie man so einen Verstärker praktisch auf Stabilität testet(Stroboskop?)?

Hat denn jeder Hersteller ein Spice- Modell seiner Fotodioden?

MfG, Heiko.