光电管IV转换，有没有噪声低的隔直方法？

bolizhicheng204 · 发表于 2020-4-27 12:39:05

最近和IV转换杠上了。。。
传统的IV转换电路，如图所示，通过跨阻放大电路将电流信号转换为电压信号。如果环境光比较强，就会造成运放输出饱和，所以需要隔直。
见下图，TI公司的隔直方案，解决了环境光引起的饱和问题，但是带来另一个问题：由于增加了光电管的偏置电压VBIAS，使VBIAS本身的噪声也通过电容耦合到后级运放。这个应该怎么处理呢？

简单总结下问题：不隔直，环境光增强容易使输出饱和；采用TI这种隔直方法，引入了VBIAS的噪声。请问如何才能既隔直，又避免引入新的噪声？

多谢！

rclong · 发表于 2020-4-27 12:43:15

选个VBIAS低的运放,再配合低噪声的电源,应该问题不大吧

bolizhicheng204 · 发表于 2020-4-27 12:48:18

rclong 发表于 2020-4-27 12:43
选个VBIAS低的运放,再配合低噪声的电源,应该问题不大吧

电源、运放都认真处理过了，我这个要求有点高，输出结果要稳定在10uv以内

chxzh123 · 发表于 2020-4-27 13:32:55

可以通过动态调整RG电阻阻值解决饱和问题吧，软件通过AD实时监控VOUT，发现达到饱和电压时，通过模拟开关调整RG

dykwai1 · 发表于 2020-4-27 13:54:51

可以试试加环境光滤光片

bolizhicheng204 · 发表于 2020-4-27 13:55:02

chxzh123 发表于 2020-4-27 13:32
可以通过动态调整RG电阻阻值解决饱和问题吧，软件通过AD实时监控VOUT，发现达到饱和电压时，通过模拟开关调 ...

环境光和我的调制信号同时存在，如果调小反馈电阻的话，我的调制信号也会减小，所以不能减小

hellowolf · 发表于 2020-4-27 14:00:16

TI 的文档可以分享吗，或者给个链接，谢谢

bolizhicheng204 · 发表于 2020-4-27 14:02:18

hellowolf 发表于 2020-4-27 14:00
TI 的文档可以分享吗，或者给个链接，谢谢

附件。字数。。。。

cne53102 · 发表于 2020-4-27 14:06:24

既然有高要求，那么为什么允许环境光照入设备？就是开放的装置吗？

bolizhicheng204 · 发表于 2020-4-27 14:07:31

cne53102 发表于 2020-4-27 14:06
既然有高要求，那么为什么允许环境光照入设备？就是开放的装置吗？

户外有可能使用，无法避免

hellowolf · 发表于 2020-4-27 14:17:42

bolizhicheng204 发表于 2020-4-27 14:02
附件。字数。。。。

多谢，
如果放大倍数很大，可以加屏蔽盒
我拆过JDSU 的光功率计，就是加了屏蔽盒

bolizhicheng204 · 发表于 2020-4-27 14:24:08

hellowolf 发表于 2020-4-27 14:17
多谢，
如果放大倍数很大，可以加屏蔽盒
我拆过JDSU 的光功率计，就是加了屏蔽盒 ...

已经做了很多实验了，也加了很多手段，现在就剩下这个偏置电压了。其实它本身噪声也不大，但是后面通过电容耦合到后级运放就大了

hellowolf · 发表于 2020-4-27 14:30:51

https://wenku.baidu.com/view/d1ea1fd9ce2f0066f53322ec.html

这有个文档，可以参考

ardon · 发表于 2020-4-27 15:27:23

请问一下：隔直方案C1 = 100nF，多高频率的信号才能通过呢？

ssaiwo · 发表于 2020-4-27 15:37:20

要求很高的话这个电路不推荐，明显在低信号情况下做不好，只适合极高背景光下提取比较强的信号光，你这其实是个复杂问题，要结合光学结构、结电容、调制信号频率带宽、极端环境光和信号光强比来确定放大的样式

tomzbj · 发表于 2020-4-27 15:50:26

正好我这几天也在考虑这个问题。。。
考虑能给PD并联恒流源来调零么？这样应该比调整偏置电压的办法好点，不破坏PD的偏置。

如果不行，还是得把RG减小，在TIA的后面加调零然后再加放大了吧。。。

bolizhicheng204 · 发表于 2020-4-27 16:04:00

tomzbj 发表于 2020-4-27 15:50
正好我这几天也在考虑这个问题。。。
考虑能给PD并联恒流源来调零么？这样应该比调整偏置电压的办法好点， ...

1，并联恒流源我没有把握让它引入的噪声比VBIAS更小。事实上，我现在的VBIAS已经很小了，24位AD几十K采样这个基准，数字滤波后波动小于0.5uv。

2，从理论上来讲跨阻放大器的反馈电阻越大，越有利于信噪比。所以经常见好多IV转换用上G的电阻，事实也证明，两级放大是不如一级跨阻放大器的

tomzbj · 发表于 2020-4-27 17:25:07

bolizhicheng204 发表于 2020-4-27 16:04
1，并联恒流源我没有把握让它引入的噪声比VBIAS更小。事实上，我现在的VBIAS已经很小了，24位AD几十K采样 ...

嗯，之前那个1pA的电流检测，我照做过1nA的，很稳。

我打算在一块板上把三种调零方式都试试，调PD偏压，并恒流源，TIA输出再调零(只能减小反馈电阻，后面增加放大了)。看哪个效果好吧。

你这个多大增益？理论带宽能有几十k么。。

bolizhicheng204 · 发表于 2020-4-27 17:34:40

tomzbj 发表于 2020-4-27 17:25
嗯，之前那个1pA的电流检测，我照做过1nA的，很稳。

我打算在一块板上把三种调零方式都试试，调PD偏压， ...

嗯嗯，也许我的实验有纰漏，用实验数据说话，兄台试验后还请多多指点

我这个反馈电阻1M，反馈电容6pf,有意过度补偿一点，保证后面信号稳定。本身信号频率很低没注意过最大带宽，大致测了一下实际应该在10K左右吧，不一定准确

bolizhicheng204 · 发表于 2020-5-6 14:36:30

tomzbj 发表于 2020-4-27 17:25
嗯，之前那个1pA的电流检测，我照做过1nA的，很稳。

我打算在一块板上把三种调零方式都试试，调PD偏压， ...

你那个有什么进展吗？我花几千买了个好点的带通滤光片，暂时解决了，哈哈。

tomzbj · 发表于 2020-5-6 16:54:00

bolizhicheng204 发表于 2020-5-6 14:36
你那个有什么进展吗？我花几千买了个好点的带通滤光片，暂时解决了，哈哈。 ...

还没试，这几天在弄别的。。

deadline2012 · 发表于 2020-5-6 18:10:08

捷胜 · 发表于 2020-5-6 18:19:45

以前拆过工业自动化那种光纤放大器，那个光电二极管和信号电路用好一大块铜箔接地屏蔽，还有电路上适当加一些磁珠、电感串到电源端。。

bolizhicheng204 · 发表于 2020-5-7 08:44:40

捷胜发表于 2020-5-6 18:19
以前拆过工业自动化那种光纤放大器，那个光电二极管和信号电路用好一大块铜箔接地屏蔽，还有电路上适当加一 ...

嗯嗯，谢谢，基准部分做了很多处理，屏蔽、磁珠电感都已经处理过了，基准先是经过LT的超高PSRR的LDO然后经过REF5050提供给光电二极管做偏置，本身噪声并不大，但是连接二极管后面连接运放后的噪声就会被放大。

chenweigang · 发表于 2021-8-5 15:48:19

楼主解决了吗

lb0857 · 发表于 2021-8-5 16:14:37

光电前置放大电路和光学构造联系很大二者都需要优化有时候才能得到最佳性能

光电管IV转换，有没有噪声低的隔直方法？

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