Feedback zu Photodiode mit Transimpedanzverstärker

[Georgi G. (georgi_g)]

Hallo zusammen,

Ich entwerfe eine Schaltung, um den Laserleistungsimpulsverlauf eines 
Lasers zu messen. Ich brauche nicht die tatsächliche Leistung oder die 
mittlere Leistung des Lasers, sondern der Leistungspulsverlauf. Deswegen 
wird die Leistung des Lasers insofern reduziert damit die die Diode 
nicht beschädigt.

Die Schaltung besteht aus einer Photodiode, einem 
Transimpedanzverstärker und einem ADC. Der Output vom ADC wird mit einem 
Raspberry Pi gelesen und gespeichert.

Der Laser hat eine Frequenz von max. 100kHz und der minimale Pulsdauer 
beträgt 10 µs. Die Anstiegszeit vom Laserpulse beträgt < 12 µs und die 
Fallzeit beträgt < 10 µs.

Die Photodiode ist definitiv schnell genug, um den Puls zu erfassen. Die 
Diode hat einen Shunt Resistance von 1 M und einer Kapazität von 950 pF. 
Der Dark Current beträgt 20nA. Der 100 Ohm Widerstand ist laut einer 
Wissenschaftlicher Arbeit den Ableitwiderstand und in dem Fall der 
Arbeit hat den 100 Ohm betragen. Um ehrlich zu sein bin ich nicht ganz 
sicher wie der Wert zu berechnen ist. In jeder Ersatzschaltbild einer 
Photodiode war der Widerstand auch eingezeichnet aber leider ohne viel 
Erklärung. Deswegen ist mir bewusst, dass die 100 Ohm vielleicht falsch 
sind.

Laut der LTspice Simulation muss die Schaltung eigentlich funktionieren. 
Mit funktionieren meine ich in dem Fall, dass die schnell genug ist, um 
die 100kHz Signale zu erfassen und ,dass die nicht schwingt. Auf dem 
Bild sieht man, dass ich bei 1 mA ca. 1V am Ausgang bekomme.

Da es um eine einzige Schaltung geht ist der Preis der Bauelementen 
nicht kritisch, es muss einfach funktionieren. Ich hoffe, dass der 
Auswahl der Elemente trotzdem korrekt ist. Der OPAM ist laut des 
Datenblattes genau dafür gedacht. Der ADC wird der ADS8691 sein, leider 
konnte ich aber kein LTspice Model finden.

Ich hoffe, dass ich die Leistung des Lasers insofern reduzieren kann, 
dass ich einen Photostrom von ca. 1mA bei z.B. 10% der Leistung bekommen 
kann. Da ich es aber nicht abschätzen kann, habe ich vor den R3 durch 
einen Poti zu ersetzen, falls ich mehr versärken soll.

Ich habe einige Schaltungen schon gemacht, aber ich bin kein Profi und 
deswegen würde ich mich auf euren Feedback sehr freuen!

Hier einige konkrete Fragen:
1.  Wird die Schaltung so funktionieren, wie ich es mir vorgestellt 
habe? Photodiode + OAPAM + ADC + Raspberry, angenommen Bauelemente, 
Schaltung und PCB Layout sind korrekt.
2.  Könnte oder sollte ich irgendwas verbessern, damit ich sicher bin, 
dass ich bei 100kHz keine Probleme habe?
3.  Gibt es irgendwelche Sicherheitsmaßnahmen, an die ich denken soll?
4.  Ich kenne die 50 ohm Terminierung bei einer Osziloskop. Muss ich 
irgendwie, dass bei mir auch beachten?

Vielen Dank im Voraus!
LG

[Purzel H. (hacky)]

Wenn du einen Transimpedanz haben willst musst du denn 100 Ohm 
weglassen.

Wenn dich nur die Leistung interessiert ... lass alles weg. Probier die 
Photodiode auf den ADC und fertig. Allenfallse reverse biased. Immer auf 
einen Lastwiderstand. Mit einem Kondenser kann man ueber die Zeit 
mitteln. Und dann langsam messen.

[uwe (Gast)]

ich würde den rPi weglassen bzw. einen richtigen µC 
dazwischenschalten...

[Glennflina (Gast)]

hi