Photodiodenverstärker

Im Rahmen des BMBF-Projektes Optocubes entwickelten wir einen besonders kompaketen, aber dennoch leistungsstarken Photodiodenverstärker. Dieser ist individuell für eine große Bandbreite an Photodioden und Messmethoden beziehungsweise Messbereichen konfigurierbar.

In der Standard-Version liegt die Sample-Rate bei 500.000  pro Sekunde mit einer Digitalisierungstiefe von 16 Bit. Die »Improved Version« bietet im Vergleich hierzu 1 Megasample pro Sekunde bei 24 Bit. Die Integrationszeiten sind einstellbar von 1 µs bis 1 s.

Die Offsetspannung ist via Software nummerisch korrigiertbar. Der Offsetstrom kann via Software analog in 0,1 pA Schritten kompensiert werden. Die Dioden-Vorspannung liegt fest bei 50 mV und die Diode ist per Software abschaltbar.

Für den Einsatz in unterschiedlichen Applikationen gibt es verschiedene Messmethoden.

Transimpedanzverstärker / Mittelwert über Integrationszeit

Bei dieser Einstellung wird ein Transimpedanzverstärker mit 500 kHz gewandelt und dessen Werte während der Integrationszeit nummerisch gemittelt.

Die möglichen Verstärkungen liegen hier bei 10³, 10⁴, 10⁵, 10⁶ und 10⁷ V/A.

Maximale Diodenströmen bis Vollausschlag
(gerundet):

• 10³ V/A: 5 mA
• 10⁴ V/A: 500 µA
• 10⁵ V/A: 50 µA
• 10⁶ V/A: 5 µA
• 10⁷ V/A: 500 nA

Maximaler Messwert
(gerundet):

• 10³ V/A: 5 mA
• 10⁴ V/A: 500 µA
• 10⁵ V/A: 50 µA
• 10⁶ V/A: 5 µA
• 10⁷ V/A: 500 nA

Transimpedanzverstärker / nummerisch über Integrationszeit summiert

Bei dieser Messmethode handelt es sich um einen echten analogen Integrator, dessen Endwert nach der Integrationszeit gewandelt wird.

Die möglichen Verstärkungen liegen hier bei 10⁹, 10¹⁰, 10¹¹, 10¹² und 10¹³ V/A*s.

Maximale Diodenströmen bis Vollausschlag
(gerundet):

• 10⁷ V/C: 5 mA
• 10⁸ V/C: 500 µA
• 10⁹ V/C: 50 µA
• 10¹⁰ V/C: 5 µA
• 10¹¹ V/C: 500 nA

Maximaler Messwert
(gerundet):

• 10⁷ V/C: 500 nC
• 10⁸ V/C: 50 nC
• 10⁹ V/C: 5 nC
• 10¹⁰ V/C: 500 pC
• 10¹¹ V/C: 50 pC

Analoger Integrator

Bei dieser Messmethode handelt es sich um einen Transimpedanzverstärker, der mit 500 kHz gewandelt wird und dessen Werte während der Belichtungszeit nummerisch summiert werden.

Verstärkungen: 10⁶, 10⁷, 10⁸, 10⁹ und 10¹⁰ V/C.

Maximale Diodenströme bis Vollausschlag
(gerundet):

• 10⁹ V/As: 5 mA
• 10¹⁰ V/As: 500 µA
• 10¹¹ V/As: 50 µA
• 10¹² V/As: 5 µA
• 10¹³ V/As: 500 nA

Maximaler Messwert
(gerundet):

• 10⁹ V/As: 1,2 µC
• 10¹⁰ V/As: 120 nC
• 10¹¹ V/As: 12 nC
• 10¹² V/As: 1,2 pC
• 10¹³ V/As: 120 pC

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