Sin salida del amplificador de transimpedancia

Estoy tratando de configurar un amplificador de transimpedancia leyendo la respuesta de un fotodiodo de avalancha (Hamamatsu S12572-100P http://www.hamamatsu.com/resources/pdf/ssd/s12572-025_etc_kapd1043e03.pdf ) y un funcionamiento de bajo ruido amplificador (TI LMV793 http://www.farnell.com/datasheets/1771351.pdf ).

La corriente oscura es de alrededor de 0,15 uA, y las señales que espero medir corresponden a una corriente de alrededor de 0,8 uA en el APD. Mi resistencia de realimentación es de 1,27 MOhms. Sin embargo, después de construir este circuito en una PCB, solo obtengo alrededor de 0,09 V en la salida del amplificador, en una situación en la que debería saturarse, y sin variación alguna. Reemplacé tanto el APD como el amplificador operacional pensando que podrían estar dañados, pero el problema persiste.

La polarización se logra configurando 70 V a través de una carga de 2 KOhm y conectando una resistencia de 1 KOhm en serie con el APD, como se sugiere en la hoja de datos. El desglose en el APD es de 67 V, por lo tanto, supongo que el APD está extrayendo alrededor de ~ 35 mA del suministro de polarización, pero no obtengo ningún resultado.

Inyecte 1uA (a través de una gran resistencia a Vcc) y vea si eso genera un voltaje de salida.
¿Ese APD se está utilizando en el modo geiger? (¿Dónde está sesgado por encima del voltaje de ruptura inverso?) Entonces, supongo que el voltaje de ruptura cambia de un dispositivo a otro ... eso es algo que debe configurar. (También cambiará con la temperatura). Realmente no necesita un TIA después de eso. Deberías estar viendo pulsos grandes.
Supongo que sabe que la unidad opamp está descompensada y, por lo tanto, necesita alguna compensación externa.
Muestra tu circuito.
Sí, el APD funciona en modo geiger, como se supone que funcionan los APD. Voy a publicar mi esquema.
Bueno, hay dos regiones de operación para los APD, si se opera por debajo del voltaje de ruptura, solo obtiene una ganancia de corriente. Pero si se polariza por encima del voltaje de ruptura, es un detector de fotón único (Spad) y obtiene pulsos. Consulte aquí en.wikipedia.org/wiki/Avalanche_photodiode y aquí, en.wikipedia.org/wiki/Single-photon_avalanche_diode ¿Entonces está utilizando extinción pasiva? Comenzaría simplemente buscando los pulsos con un alcance y una resistencia. (sonda x10 para mantener baja la capacitancia).
Estaba apuntando al modo geiger, aunque supongo que ahora tendré que usarlo en el modo de ganancia actual. Algo que he llegado a temer es que mi configuración de medición podría no ser lo suficientemente rápida para ver esos pulsos (he estado usando un multímetro)
@GeorgeHerold Ahora puedo probar correctamente el APD por encima y por debajo del voltaje de ruptura y verifiqué que la respuesta en geiger es transitoria, obtengo algunas variaciones que se desvanecen después de que la luz incidente se desvanece, y la salida finalmente se satura. ¿Es este comportamiento normal?

Respuestas (2)

Supongo que su circuito se ve como

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

y su expectativa de que "debería saturarse" es exactamente correcta. ES saturación. El amplificador operacional está tratando de llevar la salida por debajo de cero, pero no puede, ya que es un amplificador de suministro único.

Si va a usar un TIA, debe usar un sesgo negativo para obtener un resultado positivo.

ETA: Oh, sí, y solo para alegrarte el día, es posible que hayas matado tus amplificadores operacionales. Tal vez no, ya que los diseñadores se han vuelto muy buenos protegiendo los chips contra sobrecargas, pero esto es bastante extremo. No es tan extremo como ser golpeado por un rayo, pero eso también mata a la mayoría de los chips. Debe verificarlos en un circuito menos estresante si desea reutilizarlos.

Mi configuración es bastante similar a esta, pero el APD tiene polarización inversa. ¿Qué implicaciones tendría esto?
El circuito que se muestra no afirma la polaridad de APD. La flecha solo muestra en qué dirección fluye la corriente. La implicación sería que mi suposición es correcta. Una salida constante de ~0 voltios es lo que puede esperar del circuito, independientemente de los niveles de luz.
Sin embargo, seguí el esquema para un TIA simple sugerido por la hoja de datos del amplificador operacional: farnell.com/datasheets/1771351.pdf
Supongo que se refiere a la Fig. 1. Tenga en cuenta que derivan Vout/Iin = -Rf. Entonces, con un Vb positivo y un Iin positivo, Vout es negativo. Dado que está utilizando un amplificador operacional de suministro único con un suministro positivo, no puede producir una salida negativa. Entonces, lo que necesita es un sesgo negativo y una corriente de entrada negativa.
Sin embargo, ese es el problema, ya que no tengo ningún suministro de voltaje negativo. ¿Hay alguna otra forma de compensar el amplificador operacional?
Por supuesto que tienes un suministro negativo. Toma su suministro de polarización de 70 voltios y conecta el terminal + a tierra y usa el suministro - como fuente negativa. Si cree que esto es imposible, proporcione un número de modelo para el suministro. Si es hecho en casa, proporcione un esquema.
Estoy suministrando tierra al amplificador operacional a través de un Arduino, que está conectado al enchufe de pared, al igual que la fuente de alimentación. Entonces, tanto el Arduino como la fuente de alimentación comparten el suelo de la red. ¿Traería eso alguna complicación?
Debería poder usar el suministro como sugerí. Espero que esté aislado de la línea de CA. Del mismo modo el Arduino. Pero es bastante fácil de comprobar. Tome la conexión a tierra del Arduino mientras está en funcionamiento y compruébelo con un medidor contra la clavija de conexión a tierra de un enchufe de CA de 3 clavijas. Deberías obtener 0 voltios. Lo mismo con la fuente de alimentación.

Entonces, el modelo más simple para un Spad se ve así:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Donde el interruptor es la ruptura del diodo (principalmente de fotones)

Estás bastante atascado con R y C del diodo. Pero puedes elegir R apagar (RQ).
Parece que le gustaría hacer que RQ sea pequeño (tiempo de recarga rápido del diodo C después de una avería), pero si es demasiado pequeño, la avería de la avalancha nunca se detiene. Así que tienes que ajustarlo. Empieza a lo grande.

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