Amplificateur transimpédance photodiode Thorlabs

[inviteb8be37ba]

Bonjour,

Pour un projet nous voulons réaliser un ampli pour la photodiode SM1PD1B (Thorlabs)

Page de la photodiode : https://www.thorlabs.com/thorproduct...number=SM1PD1B
Datasheet : https://www.thorlabs.com/thorcat/TTN...-SpecSheet.pdf

Notre but est de réaliser la même fonction que la photodiode intégrée PDA100A-EC (Thorlabs), c'est à dire gain de 0dB à 70dB.
Page de la photodiode : http://www.thorlabs.com/thorproduct....ber=PDA100A-EC
Datasheet : http://www.thorlabs.com/thorcat/1300...-EC-Manual.pdf

Nous avons des contraintes d'encombrement qui nous empêchent d'utiliser la photodiode avec ampli intégré (et le coût aussi, ~3 fois moins cher).

J'ai réalisé un premier montage à partir de la doc du SM1PD1B (polarisation de la diode à -5V avec une charge de 50 ohm) qui est sensé avoir un gain variable de 0dB à 70dB (coefficient d'amplification du courant de 1 à 3300 environ) mais la tension de sortie ne correspond pas du tout à ce que sort le PDA100A-EC pour la même intensité lumineuse (lumière ambiante). Le problème c'est que Thorlabs commercialise aussi l'ampli (intégré dans le PDA100A-EC) du coup ils donnent aucun schéma concret...

En regardant la documentation de la photodiode intégrée PDA100A-EC (tableau page 9) dans la case 0dB je vois qu'il y a un coefficient en V/A (0.75*10³ sur 50 ohm).

Du coup avant d'envoyer un PCB en prod' pour rien je préfère demander votre avis : quelle solution choisir? (voir pièce jointe)

Merci

PS : Pour les résistances sur (A) (B) et (C) je me suis planté (potentiomètres) ce n'est pas 3,3 kohm mais plutôt autour de 4.7 Mohm en tenant compte du facteur V/A de base à 0dB
-----

[jiherve]

Bonsoir,
je pencherais pour le B qui est très classique, rajouter découplage sur la polarisation de cathode,alim symétrique obligatoire
bien choisir l'AOP si besoin de bande passante.
JR

[inviteede7e2b6]

obtenir 70 débés avec un seul AOP.....

[Antoane]

Bonsoir,

En complément de ce qu'indique JR:

La résistance de 50Ohm en sortie de l'AOP n'est pas indispensable et probablement néfaste :
- diminution du gain par ~2 à cause de la terminaison 50Ohm ;
- augmentation de l'incertitude sur le gain total du montage due à l'incertitude sur la valeur de la terminaison 50Ohm.

En regardant la documentation de la photodiode intégrée PDA100A-EC (tableau page 9) dans la case 0dB je vois qu'il y a un coefficient en V/A (0.75*103 sur 50 ohm).

oui : ton amplificateur est un transimpédance : il prend un courant en entrée et fournie une tension en sortie. La gain en dB ne se calcule donc pas comme le classique "20*log(Vout/Vin)". Le gain est définit comme le rapport de la tension de sortie sur le courant d'entrée, éventuellement calculé en dB après normalisation.

Il peut-être bénéfique de rendre la polarisation variable : selon les besoins en bande passante et en linéarité, le réglage ne sera pas le même (Vf=0 pour une linéarité maximale, Vf<<0 pour plus de bande-passante).

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteb8be37ba]

Bonjour,

La résistance de 50Ohm en sortie de l'AOP n'est pas indispensable et probablement néfaste :
- diminution du gain par ~2 à cause de la terminaison 50Ohm ;
- augmentation de l'incertitude sur le gain total du montage due à l'incertitude sur la valeur de la terminaison 50Ohm.

C'est ce qui est donné dans le "schéma" du PDA100A-EC mais comme je vais collé un convertisseur analogique/numérique derrière l'ampli j'aurai pas besoin d'adaptation 50 ohm.

oui : ton amplificateur est un transimpédance : il prend un courant en entrée et fournie une tension en sortie. La gain en dB ne se calcule donc pas comme le classique "20*log(Vout/Vin)". Le gain est définit comme le rapport de la tension de sortie sur le courant d'entrée, éventuellement calculé en dB après normalisation.

C'est là dessus que j'avais eu une incompréhension au départ, j'avais une inconnue (coefficient V/A) que j'ai "comblé" intuitivement, donc un calcul faux, et une amplification totale vraiment faible.

Il peut-être bénéfique de rendre la polarisation variable : selon les besoins en bande passante et en linéarité, le réglage ne sera pas le même (Vf=0 pour une linéarité maximale, Vf<<0 pour plus de bande-passante).

Je n'y avais pas pensé mais je vais l'intégrer sur la prochaine version

obtenir 70 débés avec un seul AOP.....

C'est théorique, je pense fixer le gain du transimpédance sur 1500 (coefficient V/A), lui coller un filtre passe-bande et mettre en cascade deux autres amplis (30dB et 40dB). Avec le PDA100A-EC à 30dB on était bon, mais autant prévoir le second ampli, quitte à le shunter par la suite ou s'en servir comme étage de filtrage.

En tout cas merci pour vos réponses j'avais commencé à répondre autour de 9h mais pas envoyé le message, du coup entre temps j'ai pu faire un petit montage sur Labdec avec la photodiode SM1PD1B et ce que j'ai pu récupéré dans le labo (Ampli TLE2074, résistances 5%, Labdec un peu vieille). Le choix des composants n'est absolument pas justifié mais comme j'ai de la chance ça marche plutôt pas mal, c'est même moins bruité que ce que je pensais... Pourvu que ça reste comme ça quand tout sera soudé sur un PCB tout propre. (Je vais coulé la manip de test dans de l'epoxy et l'intégrer comme ça )