Résistance d'entrée AOP

[Frederic63]

Bonjour

Je souhaite amplifier une tension de l'ordre du mV à 75 Mhz. La source se comporte comme une photodiode, avec une impédance élevée, faible courant. La solution normalement est d'utiliser un Transimpédance.

J'ai à ma disposition un ampli *40 (boite noire) qui fonctionne qu'avec une impédance d’entrée faible. Du coup ça ne marche pas si je le mets directement après ma source.
J'ai mis un AOP en mode suiveur et à la suite l'ampli et cela fonctionne parfaitement.
Mais c'est à basse fréquence, l'ampli utilisé est un classique aop BF.

Si je mets un AOP haute fréquence pour obtenir mes 75 Mhz, sur les datasheets je vois toujours une résistance de 50 ohm à l'entrée de l'aop. Du coup mon signal d'entrée s'écroule.

Aussi, j'ai voulu acheter un ampli Transimpédance complet, et pareil il y a toujours cette résistance.

Si vous avez une idée, car je sèche complètement...
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[jiherve]

bonsoir,
pour un transimpédance il n'y a pas besoin de resistance en // avec l'entrée , le capteur est directement connecté à l'entrée inverseuse et c'est la resistance de contre réaction qui assure le gain, mais il faut un capteur sortant en courant!
quel est donc ce capteur?
JR

[Frederic63]

Merci pour le retour

Le capteur est une antenne photoconductrice.
A ses bornes on a une impédance de l'ordre du Mohm et de la dizaine de kohm quand il y a du signal.

Le schéma classique du transimpédance je le connais bien, justement c'est que je veux faire mais je ne trouve pas d'AOP rapide qui accepte le fait de ne pas mettre de résistance de 50 ohm sur l'entrée.

[jiherve]

re
c'est très particulier et là je suis sec!
JR

[A voir en vidéo sur Futura]

[C2H5OH]

Bonjour,

Tout dépend si tu veux amplifier large bande "jusqu'à 75 MHz", ou bien si c'est du bande étroite "autour" de 75 MHz. Dans ce dernier cas, il est judicieux de charger par un circuit LC parallèle, qui élimine les capas parasites.

[Frederic63]

Merci,

C'est bien un signal à 75 Mhz que je récupère.

J'avais auparavant acheté le max40213 avec sa platine d'évaluation. Mais sans succès. Il y a des résistances de 50 ohm en entrée.
Le dernier ampli acheté est le THS4001 qui n'est pas fait spécialement pour le montage en transimpedance. J'ai tenté un simple suiveur mais cela ne fonctionne pas... Je vais voir simplement en mettant une résistance de 50 ohm si au moins cela fonctionne avec un GBF mais je pense qu'il doit être déjà mort.
Sinon je vais retester un montage transimpedance complet avec capa, mais le LC anti parasite je le mets en // de la résistance de contre réaction je suppose?

[Antoane]

Bonjour,

Ca sonne comme un montage de laboratoire. As-tu une publi décrivant un peu plus en détail ce circuit ?
As-tu regardé dans la littérature comment les autres conditionnent le signal ?

[jiherve]

bonjour,
tu ne pourras pas obtenir tout le gain avec un seul étage transimpedance car son produit gain bande est limité.
mais chez AD/LTC il y a les LTC6268/LTC6269 qui semblent bien et dont il existe un modèle pour LTSPICE
Oui Antoane çà sent le labo car le domaine Terahertz est encore assez confidentiel.
JR

[Frederic63]

La doc technique est presque inexistante.
Actuellement personne n'a amplifié le signal à haute fréquence. L'impédance au borne du capteur varie énormément et rapidement.
A basse fréquence si je mets un suiveur et un ampli en tension cela fonctionne.

C'est pour ça que j'hésite toujours s'il faut un transimpédance ou un ampli en tension rapide. Même si je teste les deux.

Merci jiherve pour le composant. Je viens de lire la datasheet je ne vois pas du tout de résistance de 50 ohm.
Je teste quand même le 4001 en mode transimpedance toutefois, on sait jamais...

A la base c'est plus un problème élémentaire de résistance d'entrée d'AOP, si je ne suis pas au bon endroit j'en suis désolé. Et c'est vrai que pour moi c'est une découverte ces résistances de 50 ohm que l'on nous impose en entrée.

[Antoane]

Bonjour,

> Je souhaite amplifier une tension de l'ordre du mV à 75 Mhz. La source se comporte comme une photodiode, avec une impédance élevée, faible courant. La solution normalement est d'utiliser un Transimpédance.
Dans une photodiode, ce qui est important est le courant, d'où l'utilisation d'un transimpédance.
Si c'est la tension qui t'intéresse, à moins que l'impédance interne soit précisément connue, le transimpédance est a priori un mauvais choix.

> Aussi, j'ai voulu acheter un ampli Transimpédance complet, et pareil il y a toujours cette résistance.
As tu une référence + doc technique ? un transimpédance a par définition (du moins idéalement) une impédance d'entrée nulle.
Ne pas confondre l'impédance de sortie et celle d'entrée de l'ampli.

> A ses bornes on a une impédance de l'ordre du Mohm et de la dizaine de kohm quand il y a du signal.
C'est pas clair... Cela suggère que tu peux modéliser le capteur par une source de tension (idéale), en parallèle avec impédance de 10kOhm.
J'imagine que par impédance "aux bornes de" tu veux dire que tu parles de l'impédance interne -- i.e. l'impédance du modèle équivalent de thévenin

[Frederic63]

C'est le max40213 avec sa platine d'évaluation.

Ce n'est pas l'impédance en effet, c'est la résistance prise avec un multimètre.

Je continue à faire tous ces tests, merci pour le coup de main.

[Vincent PETIT]

Bonjour,
Nous n'avons pas toutes tes spécs mais ce genre d'AOP rapide peut convenir : https://www.ti.com/lit/ds/symlink/opa859.pdf

Pour ton transimpédance tu as besoin :

1- D'un AOP large bande passante car au delà il se comporte comme une inductance; il se met à atténuer et la relation I*R_feedback n'est plus vraie.
2- Avec un faible IBias pour ne pas que les entrées consomment le courant que l'antenne produit.
3- Un faible Current Noise.

Le point 1 implique d'avoir un très faible gain de conversion courant/tension (donc petite résistance de feedback), il faudra donc cascader peut être plusieurs ampli de tension rapides derrière le TIA avec des gains modestes afin de limiter le bruit et de garder la bande passante.


* sur le opa859 si tu mets une résistance de feedback telle que la conversion courant/tension soit de 20, les signaux à 70MHz se sont écroulés à -6dB

[Antoane]

Bonjour,

> Ce n'est pas l'impédance en effet, c'est la résistance prise avec un multimètre.
Cette valeur n'a donc pas beaucoup d'intérêt pour définir le circuit de conditionnement.

Sans mieux connaitre le comportement de l'antenne, difficile de t'aider davantage... S'agit-il d'un modèle commercial ? que dit la litterature scientifique de composants du même style ?

Le problème n'est pas de trouver le bon AOP, mais de savoir comment l'utiliser...

Avec une impédance de source de 10 kOhm, par exemple, et une capacité parasite de 5 pF, par exemple, la fréquence de coupure est de ~3 MHz... autant dire qu'on ne peut pas faireg rand chose.

75 MHz, c'est relativement haut pour beaucoup, mais pour certains c'est quasiment du DC.

[Frederic63]

Merci encore pour tous vos retours.

Le capteur en question est celui là : https://www.teravil.lt/detector.php

Il existe aussi un préampli mais jusqu'à 100 khz max.

[Antoane]

Bonjour,

Je comprend pas grand chose, en particulier comment le THz, laser, et 75 MHz travaillent de concert
Néanmoins, la doc de l'ampli ad hoc (limité à 100 kHz) indique qu'il s'agit effectivement d'un transimpédance, de gain 1 V/uA (1E6 V/A).
Il "suffirait" donc de créer (pas trivial, mais pas impossible non plus) ou approvisionner un tel ampli, présentant une bande passante suffisante. La question des 50Ohm ne me semble alors pas être un sujet.

[C2H5OH]

Bonjour,

Si tu veux récupèrer un signal bande étroite autour de 75 MHz, la seule solution pertinente , c'est de charger la diode par un circuit LC accordé qui présentera à la diode une impédance aussi grande que tu voudras , par exemple 10K ohms. Et tu trouveras sur l'inductance un point d'impédance 50 ohms. Tu pourras amplifier alors ce signal par un ampli d'entrée 50 ohms à faible bruit, genre mmic AsGa.( era 5SM...). Un deuxième circuit LC plus loin dans ta chaîne d'amplification permettra de se débarrasser du bruit large bande de l'ampli d'entrée/

Les solutions "large bande" n'arriveront jamais à compenser la capacité parasite ( diode + routage/ capa d'entrée de l'ampli...), donc il y aura des pertes. Par exemple, si tu as la somme des capas parasites égale à 10pf, et si tu veux sortir sous 1000 ohms, la fréquence de coupure sera de l'ordre de 16 MHz, bien plus basse que 75 MHz. La solution LC permet d'inclure la capacité parasite dans le circuit résonant.
Bien sur, si tu ne recherches pas la sensibilité maximale, alors oui, d'autres solutions existent..Mais tu auras une quinzaine de dB de moins en S/B

[jiherve]

bonsoir
le soucis c'est qu'on ne sait pas trop bien ce qui sort de cette antenne.
car autrement amplifier du 75MHz sans être trivial c'est pas trop difficile avec les composants disponibles aujourd'hui.
JR

[Frederic63]

Franchement merci pour vos messages.
Je ne sais pas faire par contre les propositions de C2H5OH. Je vais essayer d'étudier pour comprendre.
Demain je lance une commande d'AOP.

[jiherve]

re
en lisant de la doc ce qui varie c'est la resistance : https://www.google.com/url?sa=t&rct=...m&opi=89978449
mais comme il y a une tension de polarisation qui peut être alternative on récupère un courant très (très) faible.
Le Laser c'est une pompe.
JR

[Frederic63]

Au niveau du détecteur, il n'y a pas de polarisation, seulement sur l'émetteur et l'ajout d'un laser va générer un courant sur le détecteur. Résistance plus basse quand il y a du signal et haute (10Mohm) sans.

[jiherve]

bonjour
oui en effet la polar c'est sur l’émetteur.
Dans la doc il est fait état d'une modulation alternative du faisceau THz afin de faciliter la détection et l'amplification est ce de là que proviennent les 75MHz?
JR

[Frederic63]

Oui, modulation dans l'article qui consiste à chopper le laser, et récupérer le signal avec une détection synchrone.
Je vais partir sur le LTC6268.
Je vous ferai un retour si cela fonctionne.
Merci encore

[Antoane]

Je n'ai pas regardé en détails, mais le LTC6268 a déjà une dizaine d'année, on doit trouver plus performant.

En tous cas, le schéma du circuit sera assez trivial comparé à sa mise en oeuvre.

[jiherve]

re
oui chez Texas il y a des composants boostés au Viagra mais je ne sais pas s'ils sont plus adaptés que le LT dont je ne suis pas sur qu'il convienne.
En fait il eu fallut acheter l'antenne avec son conditionneur.
JR

[Frederic63]

Je l'aurais fait volontiers, mais ils ne le font pas.
Je fais ma commande demain finalement.

[Vincent PETIT]

Concernant la remarque de C2H5OH sur les capa parasites qui pourrait limiter la bande passante. Le routage, si tu le fais toi même, sera hyper important.

Il y a plusieurs technique pour luter contre ça :

Tu as la ligne de garde active qui consiste à renvoyer dans une piste (en rouge) qui fait le tour de ton antenne et de la broche d'entrée de l'AOP, un signal égal à celui qui sort de l'antenne. De cette manière la piste signal est entourée d'une piste qui est au même potentiel ; les courants de fuites sont neutralisés, les impédances parasites aussi et même la capa de mode commun de l'entrée est diminué. La longueur d'onde d'un signal de 75MHz étant de 4m je pense que c'est réalisable si l'AOP est proche de l'antenne.

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Si tu as un TIA, je prends l'extrait de schéma ci dessous, tu devras avoir la liaison, que j'ai entouré en rouge, la plus courte possible pour que ça n'ajoute pas de capa parasite à l'entrée de ton AOP. Là aussi une ligne de garde active peut t'aider. Pour des hautes fréquences et C4 peut même être remplacé par les capacités parasites de plusieurs R3, de petite taille, en parallèles.

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