Wie man logarithmische Hochgeschwindigkeitsverstärker baut

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Zielsetzung :

Konvertieren von Laserpulsen von einer Fotodiode im Bereich von 10nA - 100mA in ein digitales Format zur exakten Messung der Pulsbreite.

Impulsbreite 10ns-150ns und Wiederholung mit einer Geschwindigkeit von> 20us bis zu 1 Sekunde.

Beobachtungen :

Ich habe ziemlich ermutigende Anwendungshinweise wie diese für TIA-Anforderungen mit großem Dynamikbereich gesehen, aber ich bezweifle, wie schnell sie sein können. Die normalen Dioden können nicht sehr schnell sein wie 2 ns (unter Berücksichtigung meiner Fotodiodenanstiegszeit). Wie wäre es mit einem GHz-BJT als Rückkopplungselement oder einer Schottky-Diode in Rückkopplung? (Ich habe keine Leute gefunden, die dies versucht haben.) Ich habe einige integrierte Designs wie LOG112 gefunden, aber ich konnte keine Hochfrequenz-Log-Verstärkermodule finden.

Mehr als die Bandbreite ist es die Impulsantwort solcher logarithmischen Verstärker, zum Beispiel entspricht MAX4206 allen Anforderungen, aber die Antwortzeit ist sehr schlecht, mein Impuls beträgt 10 ns, die Anstiegszeit der Fotodiode beträgt 2 ns.

BEARBEITEN:

Wie vorgeschlagen, habe ich auch Protokollverstärker mit sehr hoher Bandbreite wie SDLVA gesehen, die eine Antwortzeit von ns haben, sich aber an verschiedenen Anwendungen orientieren und weit über meine Anforderungen hinausgehen und zu teuer sind und überraschenderweise nur eine Antwortzeit von 5 ns erreichen!

Problemstellung :

Ist es möglich, ns-Impulse mit Log-Verstärkern zu erfassen? Wenn das so ist, wie? Ich möchte nur Komponenten von der Stange konstruieren.

BEARBEITEN:

Hier habe ich eine Flexibilität. Ich habe zwei Kanäle - das sind zwei Dioden, also kann ich diesen 10nA-100mA-Bereich in zwei aufteilen, wobei einer 70nA-70uA von einem Kanal und 70uA-70mA von einem anderen Kanal ist. Selbst wenn der Log-Verstärker diesen Bereich abdeckt, würde er dies tun Sei zufriedenstellend, ich verstehe, wie schwierig es ist, 10nA zu erfassen, selbst wenn 100nA erfasst wird, ist das ein guter Job.

operational-amplifier high-speed kakeh
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Ja, aber können Sie bitte Ihre Beobachtungen und Parameter von den tatsächlichen Fragen trennen? Sie haben sie in eine Textwand durcheinander gebracht, die schwer zu verstehen ist.
Sparky256
Der LOG112 ist nur dann gut bis 10 kHz, wenn er einen Dynamikbereich von 5 Jahrzehnten hat. Wenn Sie einen solchen IC finden, ist er wahrscheinlich teuer. Sie können GHZ-Operationsverstärker ausprobieren, die als Log-Verstärker verdrahtet sind. 10nA und 10nS erweitern die Grenzen von Standardprodukten.
Sparky256
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Wenn Sie eine wirklich beeindruckende Protokollierungsleistung wünschen, sehen Sie sich SDLVAs als erstes Ergebnis einer bekannten Suchmaschine an. "Die logarithmischen Videoverstärker (SDLVAs) mit sukzessiver Erkennung von Analog Devices enthalten einen Betriebsbereich von 0,1 GHz bis 20 GHz". Die Protokollvideoverstärker geben Ihnen die Amplitude an eines Signals (unabhängig von der Frequenz - na ja, bis zu einem gewissen Grad sowieso) und mit Ausgangsanstiegszeiten von 5 nS oder weniger sind auch Bereiche von 50+ dB ziemlich häufig.
Sam
@ Tom Ich habe sie bereits gesehen, ich benötige nicht das High-End, meine Anforderung ist 5-100 MHz, selbst wenn gehen, würde ich einige Dollar verschwenden, ich benötige 19 solche: p, jeder ist> 1000 $, ich werde schauen Wenn es einen niedrigen Bereich gibt, danke
kakeh
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Ok, Sie haben also nicht nur einen Komparator nach dem Verstärker, sondern auch ein anderes Gerät für den Leistungsmessungsteil (ADC oder was auch immer)
dimmen Sie den

Antworten:

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Ein anderer Weg , um es zu betrachten ist , wenn man die hohe Geschwindigkeit und niedrige Empfindlichkeit erhalten und IF das Gerät nicht sättigt oder verlangsamen , wenn Sie es laden stark , dann müssen Sie das Protokoll nicht Aspekt davon haben müssen.

Schauen Sie sich die analogen Geräte ADN2880 an, bei denen es sich um eine integrierte 2,5-GHz-TIA auf SiGe-Basis handelt.

Und der HMC6590 (der für Sie möglicherweise zu teuer ist) ist ebenfalls blitzschnell (tatsächlich schneller) und kann gesättigt sein.

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Ja, ich habe auch an diese Art von Lösung gedacht, ADN2880 als Lösung der ersten Stufe, und ich möchte, dass dem Log-Verstärker eine TIA folgt, die sehr nützlich ist, um den Dynamikbereich abzudecken, wenn ich meine Grenzen auf 1uA-4mA festlege Nehmen wir an (wie ADN sagt, dass 300nA selbst Rauschen ist), kann ich die niedrigeren Ströme möglicherweise nicht richtig digitalisieren, wenn der TIA wie ADN2880 von einem Protokollverstärker gefolgt wird, der sogar den Verstärker der zweiten Stufe stoppt, um in die Sättigung zu gelangen, selbst wenn i Versuchen Sie, 4,4 mV (4400 V / A ist ADN) um 10 V / V zu verstärken, und erhalten Sie 40 mV, was mir hilft, einen Referenzwert von mindestens 25 mV zu erreichen. 4,4 V sollten die Stufe
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@kakeh Du kannst dem Log-Verstärker nicht mit einem TIA folgen, du bekommst die Geschwindigkeit aus der Fotodiode heraus, weil du sie auf diese Weise bedienst.
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Ich habe nicht verstanden, meinst du, ein langsamer Log-Verstärker wird unter Leistung und Verzerrung sein, wenn er von TIA gefolgt wird? Wenn das so ist, ist es wahr und ich möchte, dass der Log-Verstärker schnell genug ist, um von einer TIA gefolgt zu werden. Korrigieren Sie mich, wenn meine Wahrnehmung falsch ist
Kakeh
Ich habe auch nicht verstanden, warum der Filter nicht unbedingt verwendet wird, es scheint wie ein LPF, aber ich brauche einen HPF von 4 MHz, da meiner eine Pulswellenform ist, würde der Filter Verzerrungen bringen, die ich fühle
Kakeh
@kakeh Ihre Fotodiode wird mit einer konstanten Spannung vorgespannt und erzeugt Strom. Wenn Sie den Log-Verstärker zuerst einsetzen, sollte es sich um einen Stromverstärker handeln. Der TIA wandelt sich durch den Kondensator in der Rückkopplungsschleife von Strom in Spannung um. Es ist eine schwierige Strecke, schnell zu laufen.
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