Wzmacniacz transimpedancyjny służący do pomiarów detektorów zrealizowany na zlecenie firmy VIGO PHOTONICS
Układ jest niskoszumnym uniwersalnym wzmacniaczem pomiarowym służącym do badania detektorów podczerwieni. Urządzenie posiada interfejs użytkownika umożliwiający kontrolę parametrów pracy wzmacniacza oraz pomiar stanu detektora, jak również wyposażony jest w złącze USB pozwalające na kontrolę parametrów za pomocą komputera PC.
Cechy wzmacniacza:
- napięcie detektora ustawiane w zakresie od -2 V do +2 V z rozdzielczością 1 mV,
- prąd kompensujący prąd polaryzacji detektora ustawiany w zakresie od -40 mA do +40 mA z rozdzielczością 10 uA,
- górna częstotliwość graniczna wzmacniacza równa 500 kHz, dolna częstotliwość graniczna (przy sprzężeniu AC): 5 Hz,
- gęstość szumu prądowego odniesiona do wejścia: 6 pA/ sqrt(Hz) dla transimpedancji 1 kV/A i 2 pA/ sqrt(Hz) dla transimpedancji 100 kV/A,
- gęstość szumu napięciowego odniesiona do wejścia: < 0.7 nV/sqrt(Hz),
- stopień wejściowy zrealizowany w postaci układu dyskretnego z korektą charakterystyki częstotliwościowej i slew-rate,
- pomiar i wyświetlenie rzeczywistego prądu polaryzacji detektora jak również rzeczywistego napięcia na detektorze,
- pomiar i wyświetlenie napięć na wyjściu pierwszego stopnia wzmacniającego oraz na wyjściu drugiego stopnia,
- pierwszy stopień wzmacniający w konfiguracji wzmacniacza transimpedancyjnego o wzmocnieniu z zakresu: 300 / 1000 / 10000 / 100000 V/A,
- drugi stopień w konfiguracji wzmacniacza napięciowego o wzmocnieniu 1 / 10 / 100 V/V,
- sprzężenie międzystopniowe: AC bądź DC,
- zasilanie ze złącza USB, zasilacza +5V bądź zasilacza symetrycznego +/- 15 V,
- funkcja kalibracji wzmacniacza oraz przetwornika ADC jak i DAC w celu usunięcia offsetów napięciowych,
- funkcja automatycznego doboru prądu kompensującego prąd ciemny detektora (przy ustalonym napięciu polaryzacji) oraz automatycznego doboru napięcia polaryzacji detektora (przy ustalonym prądzie),
- zachowanie stabilności pracy wzmacniacza przy rezystancji detektora z zakresu od 5 Ohm do nieskończoności oraz dla pojemności detektora nie mniejszej niż 1 nF.
Wzmacniacz dedykowany jest do pomiaru szerokiej gamy detektorów, produkcji VIGO Photonics i innych, jednak szczególnie dobre parametry szumowe uzyskiwane są dla detektorów MWIR i LWIR. Pasmo przenoszenia wzmacniacza umożliwia pomiary z ciałem doskonale czarnym i przerywaczem optycznym (“chopperem”) jak również z wykorzystaniem spektrofotometru fourierowskiego. Wzmacniacz jest w pełni konfigurowalny za pomocą złącza USB (Virtual COM Port), co pozwala na konstruowanie z jego użyciem systemów pomiarowych.
Powstał również wariant wzmacniacza umożliwiający pomiary liniowości detektorów, gdzie zwiększony został maksymalny fotoprąd detektora niewywołujący nasycania wzmacniacza, jak również zwiększono napięcie polaryzacji detektora (do +/- 4 V). Dla tej wersji wzmacniacza maksymalna wartość fotoprądu wynosi +/- 40 mA przy transimpedancji pierwszego stopnia równej 100 V/A (proporcjonalnie mniej dla wyższych transimpedancji pierwszego stopnia).
Zrealizowałem kilkanaście egzemplarzy wzmacniaczy, które z powodzeniem są wykorzystywane w procesie badania i produkcji detektorów.
