Elección del amplificador operacional adecuado para la fotodetección

Mi objetivo es utilizar un fotodiodo PIN de silicio para detectar la luz emitida por un conjunto de reacciones químicas de una cámara. Tengo problemas para elegir un amplificador operacional apropiado para convertir la corriente de salida del fotodiodo en voltaje y amplificar la señal.

Además de requerir una configuración de amplificador de transimpedancia, arquitectura CMOS, montaje en superficie y una salida de señal en el rango de 0-5 V (0 V sin luz), ¿cómo determino otros parámetros del amplificador operacional como la velocidad de respuesta, la velocidad de respuesta, GBP, tipo de salida, voltaje de compensación de entrada y polarización de entrada?

Esta es la hoja de datos del fotodiodo que planeo usar: https://datasheet.octopart.com/SFH-2430-Z-Osram-Opto-datasheet-107659643.pdf

La "arquitectura CMOS" es irrelevante; todo lo que necesita son entradas FET. Aunque si su entrada de luz es lo suficientemente pequeña (su aplicación me recuerda a las aplicaciones de centelleo en la física de partículas), es posible que no pueda obtener resultados satisfactorios con un fotodiodo normal; pueden ser necesarios fotomultiplicadores.
¿Cuáles son sus requisitos de frecuencia/velocidad?
Ha elegido un PD que es de muy alta velocidad (30 ns) pero con baja sensibilidad uA/uW como contrapartida. ¿No tiene ninguna especificación de diseño para el ancho de banda de la señal, la ganancia requerida o la potencia de entrada?
La alimentación de entrada se suministrará desde un Arduino Micro que está conectado a una PC a través de USB. ¿Cómo puedo averiguar el ancho de banda de la señal y la ganancia requerida?
Desde el tiempo de subida esperado y el nivel de la señal, ¿todavía no hay especificaciones? No ha proporcionado ninguna información sobre su experimento o expectativas. La ganancia y el BW son compensaciones.
Podría contarnos más sobre la generación de luz de sus reacciones químicas. Tal vez estos sean fotones individuales como sugiere Hearth, tal vez muchos fotones en un breve estallido como en una reacción violenta, tal vez más largos, como una luciérnaga, tal vez algo así como fosforescencia.
La reacción final que emite luz es entre la peroxidasa de rábano picante (HRP) y Amplex Red. El amplejo rojo actúa como donante de electrones para la HRP y la sustancia química resultante formada es la resorufina, que es un compuesto fluorescente. La resorufina tiene un máximo de emisión de fluorescencia de 563-587 nm
El tiempo de subida es de 200 microsegundos y el nivel de señal es de 6 microamperios

Respuestas (1)

El ancho de banda está determinado por cuánto necesita su aplicación (o típicamente el ADC). Si necesita muestrear a, digamos, 1 kHz (porque está tratando de detectar un pulso o algo así), entonces el ancho de banda analógico sería de 1 kHz o menos (menor es mejor porque cuanto menor sea el ancho de banda (generalmente reducido por filtrado) menor será el ruido .

Una vez que determine el ancho de banda del sistema, puede seleccionar el riel (normalmente 5 V o 3,3 V, cuanto mayor sea la mejor relación señal/ruido (SNR)).

El voltaje de compensación de entrada es un voltaje pequeño que son errores en el amplificador operacional que se considera en los terminales, cuanto más bajo, mejor. Demasiado voltaje de compensación de entrada puede causar problemas para grandes ganancias.

GBP o GBWP es el ancho de banda con ganancia unitaria y debe ser mucho mayor que el ancho de banda de su sistema. También depende de la ganancia que establezcas. Puede pensar en el opamp como un filtro de paso bajo, si la ganancia se configura demasiado alta, es posible que tenga problemas con el ancho de banda del opamp. A 500 Hz, probablemente no sea un problema para la mayoría de los diseños, si tiene una ganancia superior a 10 ^ 5 o 10 ^ 6, me preocuparía.

La corriente de polarización de entrada debe ser mucho más baja que la del fotodiodo, obtenga uno en el rango pA o fA

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