Схема возбуждается. Что делать?

[Archer07]

Спаял вчера схему, задача - усиление сигнала
с вот такого MRS-APD фотодиода.
http://www.cpta-apd.ru/APD.html

Другое название кремниевые ФЭУ,
которые могут регистрировать малые количества фотонов.
Так вот, проблема заключается в том, что собранная схема(на рис) возбуждается.
Вопрос можно перевести в такую плоскость, есть источник сигнала малой амплитуды с частотой до 6 MHz, каким образом собрать схему, чтобы усилить сигнал до 9В?


Замечание.
Эти фотодиоды(матрицы) очень странные, состоят внутри из 250 лавинных микрофотодиодов на низкоомной подложке, попадание кванта света вызывает
Гейгеровский разряд, эти пички необходимо подсчитывать, чтобы определить
сколько фотонов было зарегистрировано, то есть с какой частотой происходят пробои.
Каждый пиксель(лавинный микрофотодиод) нечувствителен к новым кванта время RC,
где R,C-емкость и сопротивление пикселя.

[vlad3156]

...Вы нагрузили первый ОР37 на 51ом - это недопустимо...ОР37 не подходит для усиления частот до 6 МГц...если использовать только их - то надо каскадировать с усилением не более 10..

[estet]

Archer07, с какой точностью Вам надо получить выходной сигнал?
Я тут прикинул: требуемый коэффициент усиления ~10000, т.е. 80дБ, так?
Площадь усиления OP37 - 63МГц (по даташиту), верно? Частота наша - 6МГц. Зададимся точностью порядка 30%. Тогда один каскад на OP37 обеспечит ~17дБ.
Выходит, таких каскадов надо не менее 5. А если нужна точность выше?
О возбуджении. Чаще всего возбуждение от плохого питания, неправильной трассировки. Вашу печатную плату посмотреть можно?
vlad3156, Вы поторопились с

это недопустимо

Еще как допустимо - выходной ток ОУ ни при каких условиях не превысит 9В/20кОм=0,45мА. Комфортный режим!

[Archer07]

Коэффициент усиления можно уменьшить до 70дБ,потому как
двухполярное питание +-9В можно заменить на +-5В.Это не особо критично,
а 5В проще найти, чем 9В.
На печатной плате следующие контакты для питания(сверху вниз):
+27В напряжение смещения для фотодиода
GND общая
-9В питание ОУ
+9В шина питания ОУ

Питание у меня от батарей, стоят емкости керамика по питанию ОУ.
Трассировку делал вручную, может из-за этого.

А что разве не подходит для этой задачи OP37?
Может AD8651 использовать, у него вроде лучше характеристики.
Не хочется делать 5 каскадов, может можно парочкой на AD8651 обойтись?


viktormor, схема, которую Вы привели у меня не такая.

Вот печатная плата. Пока все в DIP.
Так много пустого места возле фотодиода потому что там должна крепиться трубка, не пропускающая лишний свет, не суть важно.

[niXto]

только дорожку со 2 на 6 ножку лучше пустить под чипом, все-таки не НЧ у вас

[estet]

Archer07, прошу прощения, запамятовал уже особенность этой микрушки. А первый лист даташита я обычно пропускаю. Вот:
Low Noise, Precision, High Speed Operational Amplifier (A VCL › 5)
В переводе на наш язык - скомпенсирована до Ку›5.
У Вас какой Ку первого каскада? А? +1?
Так она и должна генерить - строго по даташиту.
В общем, я бы для такой задачи поискал действительно быстрые ОУ (к тому же, OP37 снята с производства в далеком 2002). Конкретно сказать не могу - с такой задачей не сталкивался. Одни грабли вижу сразу - при Ку под 80дБ на выходе будут усиленные шумы первого каскада. Надо ограничивать частотный диапазон.

[Yurkin2007]

есть источник сигнала малой амплитуды с частотой до 6 MHz, каким образом собрать схему, чтобы усилить сигнал до 9В?

При проектировании подобных схем нужно иметь ввиду следующее:
1. Полоса пропускания усилителя на ОУ определяется коэффициентом усиления. Для AD8651 полоса единичного усиления равна 50МГц. При К=10 эта полоса равна 5МГц, при К=100 полоса 0.5МГц и т.д. То есть, произведение коэффициента на полосу постоянно и равно 50МГц. Если Вы хотите использовать только два каскада с общим К=9000, то распределив равномерно коэффициент между каскадами, получаете К=95 для каждого каскада, что в произведении даст нужный коэффициент. Таким образом, при полосе сигнала 6МГц необходимо использовать ОУ, у которого частота единичного усиления равна 6МГц*95 = 600МГц или выше. Значит AD8651 для этого не годится.
2. Входное сопротивление второго каскада должно быть гораздо выше выходного сопротивления первого каскада. Как справедливо отметил vlad3156, в Вашей схеме входное сопротивление второго каскада равно 51Ом, что примерно равно выходному сопротивлению ОУ на высоких частотах. Надо бы увеличить этот резистор до 1кОм.
3. Ёмкости по питанию надо устанавливать в непосредственной близости от ножек ОУ. На Вашей плате они расположены очень далеко.
4. Будьте готовы к высокому уровню шумов на выходе Вашего усилителя. Дело в том, что источник сигнала - обратносмещённый диод, нагруженный на резистор 10кОм. Вот этот резистор и определяет сопротивление источника сигнала. Прикинем шум на входе усилителя: это тепловой шум резистора + шум самого ОУ. Резистор 10кОм шумит 13нВ на корень из герца. И операционник ещё добавит пару нановольт. Итого 15нВ. А при полосе 6МГц этот самый корень из герца равен 2500. Таким образом приведённый ко входу среднеквадратический шум будет равен 38мкВ. При К=9000 на выходе будем иметь 340мВ шума. Причём, это есть среднеквадратическое значение. То есть, в среднем. Будет масса шумовых пиков напряжения амплитудой до 1В и выше. Выход из положения - нещадно снижать величину любых резисторов на входе, в том числе и тех, которые соединяют неинвертирующий вход с общим проводом, ну, и, сужать полосу пропускания. Может, ну их на хрен, эти 6МГц ?

[Archer07]

Вот вариант, не знаю на сколько он правильный.

Сначала повторитель на AD8002, затем предусилитель с Ку=20,
А затем быстродействующий компаратор, опорное напряжение которого
подбирается так, чтобы максимальные значения пиков сигнала после предусилителя были больше опорного. Заодно(надеюсь) решается проблема шума в 1В.

Ведь задача то - подсчитать частоту следования пиков,
компаратор выделит пики, что нам и нужно.
Только вот придется использовать одновибратор для уширения пиков, чтобы было легче их регистрировать, они могут быть шириной кажется, около 10нс

Компараторы находят лучшее применение при работе с ВЧ, а использовать ОУ в качестве компаратора как пишут не целесообразно,
поэтому и затеял всю эту историю с компаратором.

Может, ну их на хрен, эти 6МГц ?

Крайний потолок это 5 MHz, не слишком большая разница.

[Archer07]

estet, извините, но я не понял что Вы имели в виду

Так она и должна генерить - строго по даташиту.

В смысле OP37 скомпенсирована до Ку=5, а дальше будет искажать сигнал?