[参考译文] LMP7707：光电二极管暗电流和运算放大器#39本身偏置电流对运算放大器集成电路的影响

Bing、您好！  

光感应应用是什么？ 设计要求的"截止"时间段是多少？ 或者由外部电路通过 Vo 的电压触发。 这种激光雷达应用是否集成了反射电流脉冲？ 我想知道选择集成 TIA 还是标准 TIA 或 I-V 转换器的原因。

2. 上电后充电慢,我可以理解,充电前1.5V 左右的急剧下降,就像在图中?[/报价]

如果按照左侧所示配置积分器、我猜测是由于 RC 时间常数、电容器未完全放电。 最好按照 IVC102中所示对电容器进行放电。

原则是什么？它不会影响正常的光电流吗？

其工作原理是在传感或积分过程中抑制不需要的环境光和暗电流误差。 看起来光电二极管在光伏模式下工作、输出电压与落在光电二极管上的光量成正比。 在跨阻模式下、它将入射光的光电流转换为输出电压、这是一种更定量和更精确的方法。 例如、在光谱仪应用中、通常使用 TIA 或跨阻模式、因为入射信号可能较弱、需要更高的增益。  

因此、我需要知道您是只对电流脉冲感兴趣、还是只对电流脉冲感兴趣、是将所有入射光电流转换为电压输出。 所选运算放大器的 Ib 很重要； 与入射光信号相比、Ib 电平应可以忽略不计或非常小、并且误差应很小。   

如果您有其他问题、请告诉我。  

此致！

雷蒙德

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您好，Raymond

非常感谢您的回复

不是激光雷达,我使用带闪烁体的 PD 进行辐射探测。我需要知道辐射脉冲在一段时间内的能量,所以我选择 积分电路,而不是使用电阻器的 TIA。 对于弱电流脉冲(如1nA、50μs μ F ),我必须使用小电容,因此暗电流和 Ib 不能被忽略,顺便说一下,充电前电容急剧下降约1.5V 左右,我将电容短路,没有改善。

此致

Bing、您好！  

我看、你说的是射线测热仪。  

https://www.deltaohm.com/wp-content/uploads/document/DeltaOHM_LPPYRA03_datasheet_ENG.pdf

您在电路中使用了哪种类型的积分电容器？ 请尝试使用聚酯薄膜、聚丙烯(PP)或聚碳酸酯电容器、它们具有电介质吸收和低漏电流。 它可以快速放电、充电时间不会很长。 聚丙烯是积分器电路应用的最佳选择。  

2. 上电后充电慢,我可以理解,充电前1.5V 左右的急剧下降,就像在图中?[/报价]

我当时正在思考电容器剩余电荷保留问题、因此请尝试使用 PP 薄膜电容器。

既然我了解该应用、如何选择光电二极管？ 请向我发送一个器件型号、我将查看数据表。  

您是否在可见光、NIR 区域、UV-NIR 或 MIR 区域工作？ 如果您正在尝试检测太阳光辐射能量、让我们比如在300nm - 2800nm 区域之间、您是否有光学滤波器来阻止 MIR 和 FIR 光波长？ 我想了解 PD 和光吸收光谱的结构。 急剧下降可能是由于不必要的散射光、内部光反射或类似情况所致。 闪烁体外壳内部可能需要涂上光吸收材料(如黑色漆)。 您是否 在 PD 前面使用了孔径？

PD 是冷却的还是对应用的温度进行了补偿？ 您是否根据测量应用考虑过 PD 上的反向电压偏置？

我想知道您的问题的所有可能情形。 如果您有其他问题、请告诉我。

此致！

雷蒙德  

您好，Raymond  

我，正常的 NPO 电容，当然，聚丙烯是优于它 我会重新找到它.

我使用了一个 PD 与闪烁体,有两个部分,PD 和一个闪烁体,像下面,白色部分是闪烁体

www.hamamatsu.com.cn/.../s8193_kspd1042e.pdf

此 PD 的光谱响应范围为190~1000nm ,适合于在紫外线至可见光带中进行精确的光度测定。  闪烁体是一种化学化合物。 当光线照射闪烁体时,荧光会被激发,因此 PD 可以确定用于检测辐射的荧光。

PD 对可见性敏感,光电流 对集成电路迅速正饱和(因为光电流在光电模式下从运算放大器流出,Vo=-i×t/C),这就是为什么我使光电二极管遮蔽(黑带阴影),但它会被暗电流负饱和(也许),这是我的问题。

这是所有,没有凉,没有温度补偿。这还不是那一步。

是的,接下来我考虑在 PD 上反向电压偏置并使用交流耦合,使用 LMP7721与20fA Ib .放弃光伏模式(0偏置模式)

再次感谢您对本问题的关注。

祝你一切顺利

Bing、您好！  

在数据表中、PD 上大约有1nf 的寄生电容(无反向偏置电压)。 在 S2闭合时、残余寄生电容(1nf)将立即对积分电容器(10pF)充电、并导致示波器屏幕截图中的骤降。  

下面是时序图、您可能需要实现两个开关、或通过将 PD 短路使 PD 寄生电容放电。 如果您使用 IVC02 IC、那么这应该不是问题。  

因为我已经有了 PD 参数、所以我将尝试模拟光线测量产生的暗电流补偿。 我会告诉你。  

BTW、出于某些原因、您的咨询未在我们的 E2E 论坛中更新。 当您回复时、我仅在我的电子邮件中收到通知。

此致！

雷蒙德   

Bing、您好！  

我已经在下面对 PD 的暗流和环境光的消减进行了研究、这里是我的结论。  

如果应用希望从入射光中减去集成的暗电流和环境光、并且光源是脉冲型或短时变化、则双 IVC102电路将有效。 您的应用是不同的、其中集成了特定时间段的环境光条件。    

https://www.mouser.com/catalog/specsheets/tismedicalappsguide.pdf

那么、这是您可能必须执行的操作。  

它看起来像是陶瓷 闪烁体被定向安装或粘附在 Si 光电二极管顶部。 如果您对进行精密光集成很认真、则可能必须在闪烁体/PD 进行积分和测量的同时屏蔽相同的 Si 光电二极管(黑带)并对暗电流进行积分。 您可以屏蔽另一个闪烁体/PD 检测器、但这可能成本高昂。  

因此、您需要两个 Si PD (希望匹配)、并从其他光测量中减去暗电流(也可能会消除与 Vos 和 Ib 相关的误差)。 由于这是一个线性系统、您可以从 PD 的集成暗电流+影响参数中减去一个、此时您应该可以获得大大改进的检测和测量。  

陶瓷闪烁体的光吸收光谱类似于光电响应滤波器(人眼对光的响应)。 所以闪烁体晶体会在 X 射线激发时发射荧光光。

或者、您可以使用单个闪烁体/PD、但您必须为集成周期取一个背景(无光条件)、并通过 CMU 或运算放大器基准从实际测量获得的集成暗电流(将其视为软件补偿)。  

还有其他技术可以改进测量、例如

a.在5C 范围内冷却光电二极管(如果冷却 PD，也冷却 TIA 运算放大器)

B.反向偏转 PD

c.使用低噪声零漂移运算放大器(通常不建议在 TIA 应用中使用零漂移运算放大器)

LMP7721、OPA928、OPA328或 OPA3S328、OPA320或 LMP7707可作为积分器 TIA 正常工作。 当然、IVC102是为该应用而设计的。  

如果您有其他问题、请告诉我。  

此致！

雷蒙德

您好，Raymond

你太好了，谢谢

，想法与 此类似、因此我要制作一个评估板来验证三个电路、例如 IVC102/22 PD 和 OPA 减法器/反向 Biase PD。

但如何反转 Biase PD 呢？ 我制造了如下电路、但是 Ii 对电路有一点怀疑。C8是否影响积分电容器的作用？ 是 R4必需的,如果连接它,它将使电容器放电,如果 nC,它看起来信号没有直流路径。 也许你有另一个更好的想法吗?

最佳

Bing、您好！  

您的设计中提供了什么电源轨？ 我认为您有+/-15Vdc 可用。  

在随附的原理图中、您在 LMP7721中切换到了5Vdc 和 GND、这是一个低压器件。 请告知。  

https://www.ti.com/lit/ug/snoa513c/snoa513c.pdf?ts=1690824445707&ref_url=https%253A%252F%252Fe2e.ti.com%252F

https://www.ti.com/lit/ug/tidu535/tidu535.pdf?ts=1690798850167&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.com%252F

如果您要使用积分器 TIA 配置、可能需要更高的电源轨、这类似于 IVC102器件。 理想的积分周期是多少？

请告诉我您想做什么。 我将向您发送仿真结果。  

此致！

雷蒙德

Bing、您好！  

您反向生物酶 PD 的原因是什么[/报价]

以下是可能有用的应用手册。  

https://www.thorlabs.com/newgrouppage9.cfm?objectgroup_id=9020

对于积分器 TIA、更大的电源轨将使应用的集成时间更长。 我将使用  ±15V 电压轨、因为已确定许多荧光光特征。  

这是光电探测器偏置和寄生电容关系。  

我怀疑当 X 射线撞击闪烁体时、荧光发射会产生高速光脉冲或尖锐光脉冲、因此我会将所有光发射信号视为低频和长持续时间测量。 如果您有一篇关于闪烁体/PD 特征的论文,请将链接发送给我。 因此、除非我们更好地了解光发射特征、否则您目前不应使用交流耦合接口。  

以下产品是您可能感兴趣的应用的一部分。 它与 IVC102类似、但这在性能方面有了很大改进、

https://www.ti.com/lit/ds/symlink/ddc112.pdf?ts=1690861039206&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Fproduct%252FDDC112

 https://www.ti.com/lit/ug/slau234a/slau234a.pdf?ts=1690861209645&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Ftool%252FDDC11XEVM-PDK

产品由不同的团队提供支持。 我发现 IVC102也得到了团队的支持。 请告诉我、这些是否是您的最终应用(医疗成像应用)。  

此致！

雷蒙德

您好，Raymond

我是一家核辐射检测仪器制造商

我怀疑当 X 射线撞击闪烁体时,你会有来自荧光发射的高速光脉冲或尖锐光脉冲,

当然,你可以把射线想象成一个又一个的高能粒子,它们冲击着闪烁体,产品光脉冲一个又一个。运算放大器接收到的信号就是脉冲信号,我以前没有把它弄清楚,对不起。

你可以从下面得到一些信息,本文件的主角是 PMT( photomultiplier)不是 PD,但他们有相同的原则。顺便说一下,它是如此长的时间,浪费你的时间,这是不必要的你.

www.hamamatsu.com.cn/.../PMT_handbook_v4E.pdf

 我已经浪费了很多时间,我有点尴尬。 我想我应该冷静下来,学习你给我的文件和产品,他们是有用的,一个给我。

非常感谢雷蒙德

祝你一切顺利

Bing、您好！  

您的申请由医学影像团队提供支持、我发送了他们的两款  X 射线透视系统产品、他们有专业知识来解决您的疑问。 医疗影像团队还拥有其它专门针对该应用而设计的产品。  

如果您有其他问题、请告诉我。 我现在要结束本次调查。  

此致！

雷蒙德

好的,谢谢。