Lock-in amplifier e phase sensitive detector per led

[swangel]

Ciao a tutti!

Sto realizzando un piccolo progetto di laboratorio e ho una domanda da porvi.
Il mio circuito ha un led ed un fotodiodo, montati su una breadboard, con relativo amplificatore a transimpedenza. Tramite oscilloscopio visualizzo la tensione di uscita.
In letteratura, per i sensori di luce, vengono spesso usati dei Lock in amplifiers, che dovrebbero aiutarmi ad eliminare le componenti di rumore dovute alla luce ambientale, e ne vorrei realizzare uno. Qual è secondo voi il metodo più semplice (quello che implica l'uso di meno componenti) per realizzare appunto un detector phase-sensitive ed eliminare così più rumore possibile?
Ho letto che spesso si utilizza un chopper ottico, che mi permette di avere luce intermittente. Per fare questo, non mi basterebbe semplicemente "pilotare" il led con un'onda quadra?

Vi ringrazio per l'attenzione (e per la pazienza!), buona serata a tutti!

[DirtyDeeds]

Qual è secondo voi il metodo più semplice (quello che implica l'uso di meno componenti) per realizzare appunto un detector phase-sensitive ed eliminare così più rumore possibile?

Un rivelatore sincrono semplice ed economico è disegnato qui sotto: a seconda che l'interruttore sia chiuso o aperto, il segnale viene moltiplicato per -1 o +1. Il clock deve essere simmetrico, l'interruttore elettronico deve avere bassa resistenza on e l'uscita deve andare ad un filtro passa basso che definisca la banda del tuo rivelatore.

Sorgente FidoCadJ | Ingrandisci | Cos'è Fidocad

Non ha grandi prestazioni, ma è un inizio per sperimentare.

Per fare questo, non mi basterebbe semplicemente "pilotare" il LED con un'onda quadra?

Sì. Il chopper meccanico si usa quando non è possibile implementare una modulazione elettrica (p.es. se avessi un laser stabilizzato in frequenza non sarebbe possibile modulare l'intensità elettricamente).

[swangel]

Grazie mille per aver risposto!
Ho un dubbio in merito al circuito, come dimensiono le R? E in che modo questo circuito mi permette di diminuire il rumore?

[boiler]

Ho un dubbio in merito al circuito, come dimensiono le R?

Basta che siano uguali e che non ci scorrano 10 A o 10 pA.

E in che modo questo circuito mi permette di diminuire il rumore?

In un lock-in in sostanza moltiplichi il segnale in ingresso per un segnale di riferimento che ha la frequenza del segnale che ti interessa e poi integri.

Prova ad espandere questa espressione (nella quale è il segnale che ti interessa, è il rumore e è il riferimento):

Come detto puoi assumere che

Boiler

[swangel]

Grazie mille, siete sempre disponibilissimi.
Ho un ulteriore dubbio. Mi è stato dato un suggerimento che però mi è sembrato un po' criptico: cosa significa di preciso "modulare un led" e come posso servirmi di una modulazione per creare appunto un phase sensitive detector? Immagino che la modulazione debba essere di fase, ma come posso implementarla?

Buona giornata a tutti!

[DirtyDeeds]

cosa significa di preciso "modulare un LED"

Come ti ho scritto in [2] la luce emessa da un LED può essere modulata in intensità per mezzo di un pilotaggio a onda quadra o per mezzo di un chopper meccanico.

come posso servirmi di una modulazione per creare appunto un phase sensitive detector?

Il phase sensitive detector non c'entra con il LED.

Immagino che la modulazione debba essere di fase

No, la modulazione deve essere di intensità.

Ma tu cosa vuoi fare esattamente? Perché pensi di aver bisogno di un sistema con rivelazione sincrona?

[swangel]

L'obiettivo è studiare il comportamento dei sensori di luce; una volta studiati led e fotodiodi e realizzato il circuito su bread board mi è stato richiesto di implementare un lock-in che dovrebbe servirmi per eliminare il rumore in uscita, e quindi per fare in modo che la forma d'onda che vedo tramite oscilloscopio sia relativa alla luce proveniente dal led, con meno interferenti possibili.

[DoeM]

cosa significa di preciso "modulare un LED" [...] Immagino che la modulazione debba essere di fase, ma come posso implementarla?

In questo caso specifico si sottintende modulazione d'ampiezza, cioè, in termini spicci, accendere e spengere il LED.