Mesures avec photodiode BPW34 - amplification

[nlbmoi]

Bonjour,

J'aimerai utiliser une photodiode comme détecteur lumineux : l'acquisition se faisant avec un Arduino.
Je dispose d'une BPW34 et comme source un laser à 650 nm (l'objectif est à terme de pouvoir faire des mesures d'intensité lumineuse et pourquoi pas d'essayer de voir si on peut vérifier la loi de malus avec polariseur/analyseur) : même si on est un peu éloigné du max de la photodiode, la réponse reste comme acceptable d'après la datasheet.

j'ai polarisé en inverse ma diode, en l'alimentant avec la sortie 5V de la carte Arduino ; j'ai mis en série une résistance (100k) pour obtenir l'image du courant.

Je suis étonné des valeurs de tensions mesurées aux bornes de la résistance : je m'attendais à obtenir des variations plus grandes selon que j'éclaire ou non la photodiode, là j'obtiens un écart de l'ordre de 0.05 V ( un autre essai avec R=1M me donne des variations de l'ordre de 0.2V).

J'imagine que ces faibles variations sont dues aux caractéristiques de la photodiode et qu'il est nécessaire d'amplifier le signal : pourriez-vous m'aiguiller sur un choix de composants et de montages pour cela ?

Merci d'avance
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[penthode]

hello ,
la seule voie pertinente avec ces diodes est l'ampli transimpédance

https://en.wikipedia.org/wiki/Transimpedance_amplifier

[Janpolanton]

Bonjour,
Voir cette page Analog Devices

[penthode]

20 balles l'IFN147

y'a pas intérêt à le claquer en le soudant...

[A voir en vidéo sur Futura]

[nlbmoi]

la seule voie pertinente avec ces diodes est l'ampli transimpédance

Bonjour,

Je ne comprends pas pourquoi "transimpedance" ? Ils ont une différence par rapport à un AOP "normal" ?
Dans l'idéal, j'aimerai pouvoir alimenter sans alimentation externe donc en utilisant du +5V

[Janpolanton]

C'est du Analog Devices...

[penthode]

Bonjour,

Je ne comprends pas pourquoi "transimpedance" ? Ils ont une différence par rapport à un AOP "normal" ?
Dans l'idéal, j'aimerai pouvoir alimenter sans alimentation externe donc en utilisant du +5V

l'explication est donnée dans le site sus-cité

"transimpédance" est la structure du schéma

en secouant un peu le gogol , tu vas trouver des schémas fonctionnant sous 5 volts

[Vincent PETIT]

Bonjour;

Je ne comprends pas pourquoi "transimpedance" ?

L'AOP câblé en transimpédance (TIA en anglais) est un convertisseur courant/tension (-I *R _feedback) ce qui tombe bien car dans la datasheet de ta diode on voit une relation linéaire ^[*] entre le reverse current et l'irradiance ou entre le reverse current et la luminance.

Figure 3 et 4 de la page 3 de ta datasheet https://www.vishay.com/docs/81521/bpw34.pdf



^[*] je dis linéaire car les échelles en abscisses et ordonnées sont toutes les deux logarithmiques.

[Qristoff]

^[*] je dis linéaire car les échelles en abscisses et ordonnées sont toutes les deux logarithmiques.

ça tombe bien car les perceptions auditive et visuelle sont logarithmiques

[nlbmoi]

Ma question va paraître bête mais est-ce qu'un ampli op "classique" avec une résistance sur la boucle de rétroaction fonctionne ou est-ce qu'un aop transimpédance est un type particulier d'aop ?

[Vincent PETIT]

C'est une manière de câbler l'AOP (comme inverseur, non inverseur, intégrateur etc...) par contre il y a des specs qui deviennent plus importantes que d'autres dans un AOP en transimpédance.

Comme c'est un convertisseur courant / tension, il faut choisir un AOP dont le courant de polarisation I_bias est petit par rapport au courant inverse de la diode sinon tu perds de l'information (certain AOP on des I_bias de 1pA). Le bruit en entrée peut être un élément important à mettre en regard du courant inverse de la diode.

Je n'ai pas bien compris ce que tu veux dire par AOP classique et non classique ? Tu parles peut être de :

- Voltage feedback
- Current feedback (je n'en ai jamais utilisé)
- Auto-zéro (technique prévu pour se débarrasser du bruit 1/f quand on l'utilise sur une bande de fréquence large)
- Chopper (technique prévu pour se débarrasser du bruit 1/f quand on l'utilise à des fréquences < 100Hz)

Ils ont en effet des particularités mais les deux derniers s'utilisent presque comme le voltage feedback.




je n'ai jamais utilisé de current feedback, si quelqu'un peut me donner un exemple d'application nécessitant un tel AOP je le remercie d'avance.

[nlbmoi]

C'est une manière de câbler l'AOP (comme inverseur, non inverseur, intégrateur etc...) par contre il y a des specs qui deviennent plus importantes que d'autres dans un AOP en transimpédance.

Ca répond à la question de savoir si en gros il s'agissait d'un montage ou d'un catégorie spécial d'AOP : c'est donc le premier même si je suis conscient que tous les AOP ne conviennent pas compte tenu de leur caractéristiques.
Si je crois ce qui a été dit, je dois donc chercher un AOP
- avec une plage d'alimentation qui contient 5V (pour alimentation directe avec Arduino)
- courant de polarisation faible
est-ce bien ça ?

[Vincent PETIT]

Oui petit I_bias et petit I_os + tension adaptée à Arduino et bande passante conforme à ton projet.

Tu es en DC visiblement mais dans les systèmes optiques on est parfois embêté avec le bruit 1/f (fliker noise ou scintillement) qui submerge le signal utile. Par exemple arriver à mesurer de petites quantité de signal lumineux dans un bruit de scintillement qui ne fait que bouger, est compliqué. C'est pour ça qu'on voit des roues hacheuses (optical Whell Chopper https://en.m.wikipedia.org/wiki/Optical_chopper) qui modulent le signal lumineux pour le décaler en fréquence plus haute et ainsi le sortir du bruit 1/f. Le signal se retrouve dans le bruit blanc qui est bien plus faible.

[nlbmoi]

Oui c'est ça.
Je place un polariseur et analyseur entre la diode et un laser (650 nm) : pour différents angles entre l'analyseur et le polariseur, je mesure l'intensité lumineuse qui passe (=le courant qui traverse la photodiode).
Je ne sais pas s'il y a des "qualités" différentes d'aop transimpedance mais je suis dans le milieu enseignement du secondaire donc pas besoin d'avoir du tip top qualité