LNA für einen APD-Detektor

[Jens M. (Gast)]

Hallo Leute,

ich habe ein Problem mit der Signalstärke eines Photodetektors.
Der Detektor wird in einem Experiment zur Laserdistanzmessung 
eingesetzt.
Der bereits im Detektor integrierte Transimpedanzverstärker kommt ab 
bestimmten Distanzen an seine Grenzen,
daher die Frage, ob es die Möglichkeit gibt aus diesem Signal noch ein 
stabiles und rauscharmes 2Volt Signal herauszubekommen?
Kann ich da einen VGA dahinter setzen oder muss ich mich mit meinem 26mV 
Signal und ca. 5ns Pulsweite in einer ganz anderen Kategorie 
bewegen(zusätzliche Filter, etc...)?
Das Ziel ist, wenn es überhaupt möglich ist, dass das nachher alles auf 
eine Platine kommt und per BNC/SMA an den Detektor angeschlossen wird.
Bin noch totaler Neuling in Sachen Signalverarbeitung und für jede Hilfe 
dankbar!

Detektor--->Filter--->VGA--->Pulserfassung(TDC)

Im Anhang ist das Signal.
Detektor: Thorlabs APD430A2
Link: 
https://www.thorlabs.com/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=6686#9243

[Sven B. (scummos)]

Daniel W. schrieb:
> 5ns Pulsweite

> Output Bandwidth (3 dB)b   DC - 100 kHz

Irgendwas passt da nicht zusammen ...

Außerdem: hast du mal überschlagen, wieviel Licht da noch ankommt und ob 
das überhaupt detektierbar ist mit diesem Detektor?

[Jens M. (Gast)]

Hi,

es ist der APD430A2 400MHz.
Der kleine Peak ist definitiv der Puls oder was davon noch übrig 
geblieben ist. Geht fast im Rauschen unter.
Datenblatt im Anhang

[Sven B. (scummos)]

Hi,

ah, sorry, verlesen -- hab den 440 und den 430 verwechselt. ;)

Aber schau mal in die Tabelle: "Minimum NEP" ist mit 0.15 pW / sqrt(Hz) 
angegeben. Bei voller Bandbreite erwartest du also ein RMS voltage noise 
von

0.15e-12*5e5*sqrt(400e6) = 1.5 mV.

Das passt ganz gut zu dem Screenshot, denke ich. Wird nicht besser mit 
diesem Detektor.

Viele Grüße,
Sven

[Jens M. (Gast)]

Also egal was ich an den Detektor ranhänge, das SNR wird dennoch zu 
schlecht sein?

[Sven B. (scummos)]

Ich denke schon.

Die Frage ist ja, ob das SNR in deinem Screenshot durch etwas anderes 
limitiert ist als durch das Rauschen des Detektors. Sprich, gibt es eine 
Rauschquelle, die erst nachdem das Signal den Detektor verlässt 
hinzukommt? Das könnte z.B. Einkopplung von Störsignalen oder Rauschen 
des Oszis sein.

Das ist aber vermutlich nicht so, weil das Rauschen im Bild schon ganz 
gut zu der Datenblattangabe für das Rauschen des Detektors passt.

Ich denke, für genaue, empfindliche Entfernungsbestimmung mit Pulsen 
muss man sich eher nach einem Photomultiplier umschauen. Die genügend 
empfindlichen PDs oder APDs sind tendentiell zu langsam.

[Pandur S. (jetztnicht)]

Du musst das Signal durch Repetition aus dem Rauschen raus holen. Das 
signal waechst mit der Nummer der Additionen, das Rauschen nur mit der 
Wurzel daraus. Bedeutet mit 10k Additionen erreichst du eine 
Verbesserung von 100 im Signal-to-noise.

> totaler Neuling in Sachen Signalverarbeitung

Hilft leider nicht wirklich.

[Sven B. (scummos)]

Joggel E. schrieb:
> Du musst das Signal durch Repetition aus dem Rauschen raus holen.

Nö, er muss einen anderen Detektor benutzen. Man baut kein 
Distanzmesssystem für 100 kEur um dann die Messrate auf ein hundertstel 
der Pulsrate zu begrenzen, weil man den falschen Detektor eingebaut hat.

[Helmut S. (helmuts)]

Einfach mal mit 10facher Laser-Leistung testen.
Mit welcher Leistung arbeitet der Laser jetzt?

[Sven B. (scummos)]

Sven B. schrieb:
> Joggel E. schrieb:
>> Du musst das Signal durch Repetition aus dem Rauschen raus holen.
>
> Nö, er muss einen anderen Detektor benutzen. Man baut kein
> Distanzmesssystem für 100 kEur um dann die Messrate auf ein hundertstel
> der Pulsrate zu begrenzen, weil man den falschen Detektor eingebaut hat.

Nachtrag: Mh, oder auch nicht. Ein Überschlag zeigt, dass 20 mV mit Gain 
5*10^5 für 10 ns nur 1071 Photonen bei 532 nm sind. Dafür sieht die 
Pulsform ganz ok aus. Sprich: besser wird's eh nicht.