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Amplificatore Transimpedenza

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] Amplificatore Transimpedenza

Messaggioda Foto UtenteGidl » 31 mag 2018, 23:34

Ciao a tutti,

come ho cercato di raffigurare nel disegno qui sotto, ho bisogno di amplificare la corrente I in uscita da un mosfet. Sul gate è applicato un segnale a rampa di durata 1 ~ ms, che dà luogo ad una corrente con un valore massimo di I_{max}= 1 ~ \mu A. Il valore minimo della corrente che vorrei riuscire a misurare si aggira intorno a I_{min}= 10 ~ nA. Il mosfet lavora in sottosoglia quasi per tutta la durata dell'impulso di gate.
Non sono in possesso di un amplificatore a transimpedenza, ma vorrei realizzarle uno per questo scopo.
Qualcuno è in grado di consigliarmi qualche integrato da cui partire?


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[2] Re: Amplificatore Transimpedenza

Messaggioda Foto UtenteDarwinNE » 31 mag 2018, 23:48

Hai esigenze particolari per quanto riguarda l'alimentazione? La banda passante è dalle parti di 1 kHz o piuttosto 100 kHz?
Secondo me, potrebbe bastare un normale TL081 per misurare 10nA. Se ti puoi permettere una bella alimentazione +/-15V, ci metti una resistenza da 10 MΩ e 10nA corrisponde a 0,1V, facilissimi da misurare, con un bel fondo scala a 10V, molto in stile 1980.

Sospetto però che il problema sia tutto quello che ci sta intorno, per esempio per renderle il sistema stabile. La resistenza nella controreazione probabilmente da sola non basta, ti toccherà aggiungere un condensatore in parallelo. Qui c'è qualche spunto: https://www.ti.com/lit/an/sboa055a/sboa055a.pdf

Il MOSFET è tanto lontano? Hai bisogno per esempio di mettere un cavo coassiale tra esso e l'amplificatore?
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[3] Re: Amplificatore Transimpedenza

Messaggioda Foto UtenteGidl » 1 giu 2018, 8:30

Sì, hai centrato il punto. Il dispositivo è presente direttamente su wafer, contenuto all'interno di una probe station. Accedo ai suoi contatti con delle punte che terminano in BNC. Per questo mi chiedevo se devo avere degli accorgimenti particolari; mi conviene inserire l'amplificatore all'interno della probe station per tenere il cavo di ingresso il più corto possibile, no?

Quando parli di banda passante, ti riferisci al segnale di corrente?
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[4] Re: Amplificatore Transimpedenza

Messaggioda Foto UtenteDarwinNE » 1 giu 2018, 9:24

Allora dovrai sicuramente prendere in conto la capacità totale del cavo che potrà rendere instabile il tuo amplificatore. Più lo terrai corto meglio è, perché più è bassa quella capacità, più veloce potrà essere il tuo circuito senza rischiare instabilità.

Sì, intendo che banda passante richiedi nella misura di corrente.
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[5] Re: Amplificatore Transimpedenza

Messaggioda Foto Utenteelfo » 1 giu 2018, 10:01

Oltre a quanto suggerito da Foto UtenteDarwinNE indico questo wizard online della Analog Devices:

http://www.analog.com/designtools/en/photodiode/
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[6] Re: Amplificatore Transimpedenza

Messaggioda Foto UtenteGidl » 1 giu 2018, 23:53

Grazie ad entrambi per l'interessamento.

Foto UtenteDarwinNE, il segnale di corrente è determinato dalla caratteristica I-V esponenziale in sottosoglia del Mosfet, con il segnale indicato sul gate. I_{max}= 1 \mu A corrisponde più o meno a V_{G,peak}= 4 V.
Non dovrei avere problemi di alimentazione, provo a dare un'occhiata all'integrato che mi hai indicato.

Prevedi altre rogne oltre la stabilizzazione? :D

Grazie mille
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[7] Re: Amplificatore Transimpedenza

Messaggioda Foto Utentecarloc » 3 giu 2018, 9:38

Secondo me un problema sarà che la Ig che avrai con la rampa di VG non sarà trascurabile rispetto quelle Id così basse :D
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[8] Re: Amplificatore Transimpedenza

Messaggioda Foto UtenteGidl » 3 giu 2018, 20:16

No, questo non penso sia un problema. Con qualche numero si vede che siamo ordini grandezza lontani.

Tieni conto che L \approx W \approx 100~nm.
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[9] Re: Amplificatore Transimpedenza

Messaggioda Foto Utentecarloc » 3 giu 2018, 23:34

100nm × 100nm :lol: :lol: mi sa che hai ragione.

Per me "normali" sono 1cm × 1cm :D e da qui definisci i piccoli e i grandi....ecco gli ordini di grandezza che mi avanzavano :D
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