• ベストアンサー

フォトダイオードのノイズ

はじめまして。 今フォトダイオードからのノイズに悩んでいます。 フォトダイオードからオペアンプを用いてIV変換を行っています。 ですが、7mV程度のノイズがのってきて、大体5MHz位の周波数をもっています。 このノイズは何なのでしょうか？ちなみに位相補償はしていません。 IV変換で用いた抵抗は10MΩで、オペアンプはOP249 フォトダイオードは浜松ホトニクスのS4349です。 (http://jp.hamamatsu.com/resources/products/ssd/pdf/s4349_kmpd1007j02.pdf) よろしくお願い致します。

  • 科学
  • 回答数2
  • ありがとう数2

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
回答No.2

ほんとにフォトダイオードからのノイズなんですか？ もしかしてフォトダイオードをつながない場合はその雑音は見えない、だからフォトダイオードからのノイズと判断したということですか？ そしてスペクトルは5MHz付近に集中しているということですね。 だとしたら、ノイズではなくて発振っぽく思えますが。フォトダイオードの接合容量のために帰還信号の位相が回ってしまえば発振しやすくなります。 発振ならば、次のようなことをまずやってみるべきでしょう。 位相補償 フォトダイオードとオペアンプの間に多少抵抗を入れる。 帰還抵抗１０ＭΩに多少は帯域制限のＣを入れる。

pingwie
質問者

お礼

ありがとうございました。どうも電源がノイズの原因みたいです。あと、もしよろしければ、なぜフォトダイオードが発振するのか教えて頂けますか？過去のログをみても、自分の教科書を見ても、ただ発振すると書いてあるだけで、何故かはのっていないので、教えて頂けると嬉しいです。

その他の回答 (1)

  • nrb
  • ベストアンサー率31% (2227/7020)
回答No.1

ノイズには色々あります ・自己発生型ノイズ ・電源ノイズ ・外来ノイズ 他 それは切り分けして調べるしかありません

pingwie
質問者

お礼

ありがとうございました。どうも電源にノイズがのっているみたいなので、電源を新しくしてみます。

  1. カテゴリ
  2. 学問・教育
  3. 自然科学
  4. 科学

関連するQ&A

  • フォトダイオードの使い方に関する質問

    http://jp.hamamatsu.com/resources/products/ssd/pdf/s7379-01_etc_kmpd1053j06.pdf 例えば上記のフォトダイオードでは受光部位が４つに分かれていますが、もし４つを２つにして使いたい場合４つあるアノードを２つずつ接触させて使えば良いのでしょうか？

  • フォトダイオードの使い方について

    こんにちは。 規格で強度10mWとなっているレーザーダイオードの光強度を確認するために、浜松ホトニクスのS2281-04というフォトダイオードをSMファイバの直近に持って行って、発生した電流を負荷抵抗に流し、その負荷抵抗にかかっている電圧をロックインアンプ(NF回路の5610B)で測定しています。 しかし、接続する負荷抵抗の大きさによって、測定した電圧より求められる光強度が大きく変わってしまいます。 例えば、4.7Ωの抵抗を用いた時には測定電圧は6.1mVとなり、これより求めた電流値を受光感度約0.2A/Wで割ると、光強度は5.9mWとなります。 一方、1.1kΩの抵抗を用いた時には測定電圧は267mVとなり、これより光強度を求めると1.1mWとなります。 何故そのようなことが起こってしまうのか、原因がわかりません。 どなたか、お答えをよろしくお願い致します。

  • フォトダイオードの使い方

    こんにちは。 既に同じような質問をしたのですが、先の質問で本来尋ねたかったことについて記述をできていなかったので、再度投稿させて頂きます。 規格で強度10mWとなっているレーザーダイオードの光強度を確認するために、浜松ホトニクスのS2281-04というフォトダイオードをSMファイバの直近に持って行って、発生した電流を4.7オームの負荷抵抗に流し、その負荷抵抗にかかっている電圧をロックインアンプ(NF回路の5610B)で測定しています。 測定した電圧と抵抗値から、オームの法則よりフォトダイオードからの電流値を計算し、受光感度より光強度を計算したところ、規格の10mWを大きく下回る5.9mWとなりました。 何故、このように測定値が小さくなってしまうのか。 測定の方法等が間違っているのでしょうが、原因がわかりません。 どうか、ご回答をよろしくお願いします。

  • フォトダイオードの光電流の増幅

    フォトダイオードの光電流-電圧変換の増幅回路のノイズについて教えてください。 初心者なのでいろいろ調べてみましたがつじつまが合わず困っております。 増幅回路は2段で構成することを考えています。 例えば初段のゲインは10万倍(10＾6=1V/μA)とします。 オペアンプのフィードバック抵抗は1MΩとなり、常温(300K)での熱雑音は Vn=√(4KTR)=√（4×1.38×10^(-23)×300K×10＾6）=64.3nV/√Hz となると思います。 疑問1：下記URLでは130nV/√Hzとなっており、計算値の倍です。なぜ倍なのでしょうか。 オペアンプの入力と出力の双方にノイズが影響するということでしょうか？どう考えればよいのでしょうか。 http://ednjapan.rbi-j.com/issue/2007/08/4/1162 実際の回路は上記URLで記述の回路と異なり、フォトダイオードには逆バイアスを掛けないで、アノードはオペアンプ直結、カソード接地を考えています。 別の考え方として、電流で考えてみます。 初段のフィードバック抵抗での熱雑音は、 Vn=√(4KT/R)=0.13pA/√Hz となると思いますが・・・。その先どう考えていけばよいやら。 別のアプローチとして初段オペアンプに入力換算雑音電圧が10nV/√Hz＠100Hzのものを使用したとします。 フォトダイオードの光電流のノイズが0V（そもそも電流入力なのに電圧で示してよい？）とします。 フィードバック抵抗の1MΩに10pFのコンデンサを並列に挿入し帯域制限します。 Δｆ＝1/√(2πRC)＝1/√(2×π×10＾6×10×10＾(-12)）=126Hz となりますが、ここでは計算しやすくするため100Hzとします。 出力のノイズは Vnout1=10nV/√Hz×√(100Hz)×10＾6=100mV となると思います。 次に2段目のオペアンプには初段より特性の悪い入力換算雑音電圧が 100nV/√Hz＠100Hz、ゲインを100倍とします。 このアンプのノイズは Vnout2=100nV×√(100Hz)×100=100μV となり、トータルのノイズは Vｎtotal=√{(100mV×100倍)＾2+(100μV)＾2}=10V 計算は下記URLを参考にしました。 http://www.nfcorp.co.jp/techinfo/keisoku/module/a_noise.html 疑問2：入力にノイズが全く無い状態でもオペアンプの特性だけで10Vのノイズが発生することを示しているということでしょうか。 そもそも、上記の計算ではノイズがあまりに大きくなっているように思います。何を考え落ちしているのか分かりません。 疑問3：先のURLではオペアンプのみでノイズを算出しており、フィードバック抵抗の影響を考慮していないように思いますがどう解釈すればよいでしょうか？ 2段構成では初段のノイズの100μVに2段目のゲイン100を掛けた値そのままの10Vが出ている=2段目に特性の悪いオペアンプを使用してもノイズへの影響度合いは少ないとは言えていると思います。

  • 写真のオペアンプ回路の電流の流れ方について

    画像は、浜松ホトニクスよりhttp://hamamatsu.com/resources/products/ssd/pdf/tech/si_pd_circuit.pdfのアドレスに載っている回路例です。 この回路図において、フォトダイオードに入る光の量が等しいときに出力電圧が０になるそうです。フォトダイオードに逆電流が流れるのはわかります。それでこの回路では、出力電圧を求める式が、V0=Rf×（Isc2-Isc1）と書かれています。（Isc2-Isc1）というのはどこからでてきたのでしょうか？単純にこの電流だけを見ると、フォトダイオード２と１の間のノードにおいて、フォトダイオード１ではない方に流れていく電流だとは思うのですが、その電流がなぜ出力に関係するのかわかりません。 光がアンバランスの状況では不平衡で、逆並列に接続されているダイオードによって電圧が制限されているとのことですが、ダイオードは順方向に電流が流れれば抵抗は０と等価なのでＲｆには絶対に流れようがないと思います。そうなるとＲｆなぜ必要なのですか？ 回路を電流がどのように流れるか、それによってなぜ出力電圧がV0=Rf×（Isc2-Isc1）となるのか教えてください。

  • フォトダイオードからの電流増幅

    現在フォトダイオードからの電流を増幅する回路として電流ー電圧変換回路を考えています。（数百kHz程度の信号電流） ダイオードから出力される電流が数十nAなので、増幅する際ノイズ等の影響が問題となるはずです。そこで （１）電流ー電圧変換回路は反転増幅器で出力が負となるので、電源電　　圧もそれを考慮して両電源にすべきなのでしょうか？ （２）このような条件にあったOPアンプを探す場合、OPアンプのどうい　　った項目に注意する必要があるのでしょうか？（入力バイアス電流　　等） （３）グラウンドからの電源等による外部ノイズを軽減するためにはど　　のような対策をとったらよろしいのでしょうか？ 回答のほうよろしくお願いします！

  • 回路の用語でNCとは何ですか？

    http://jp.hamamatsu.com/resources/products/ssd/pdf/s7379-01_etc_kmpd1053j06.pdf このページの「外形寸法図」のところに書いてある NCって何なのでしょうか？ お願い致します。

  • 光のパルスを照射したときの出力電圧の図示と現象

    フォトダイオードに浜松ホトニクス社のS2386-5Kを使用し、Rｆに100kΩを接続した。 ①このとき、下図の光のパルスを照射したときの出力電圧を図示せよ。 ②このときフォトダイオードではどのような現象が起きているか説明せよ。 どちらかでもいいので教えてください... 途中式や答えも含めてお願いします.

  • 高感度フォトダイオード

    100nW程度の全光量(DC成分)及び，そこから±1nW程度の微小な光量の変化を捉えたいと思っています。検出光シグナルの波形維持のため周波数は1kz程度は欲しいですが，応答性（遅れ）は考慮していません。 例えば1[A/W]の感度のフォトダイオードを利用した場合，1nA程度の電流変化があるかと思いますが，これを検出するための電流電圧変換，増幅回路など駆動回路の設計法で困っています。 これまで，逆バイアスで使用し，２段でオペアンプを用いて100000倍にして使用していたのですが，応答性がいらないなら抵抗だけの電流電圧変換でも良いのではと言われました。精度なども含めてどちらが良いのでしょうか？ またその他に，ノイズも増幅されてしまうことや，DC成分も必要なのに増幅しすぎて時々飽和してしまうこと，できれば今後，オペアンプを単電源(5V)で駆動させたいことなどの問題もあるのですが，みなさんはどのように対策なさっていますか？ また上記のような感度や精度を必要とする受光量検出の場合，より安定して検出を行うにはどのような回路が相応しいのでしょうか。 （参考書や参考サイトでも良いですので何かご存じでしたらご教授下さい。）

  • フォトセンサーの回路について

    今PICとフォトセンサを使って、動く物体の速度を測れるような装置(回路)を作ろうと思っています。 そのためにまずフォトセンサが反応するかを確かめようと思い、浜松フォトニクスのS9648-100に電源をつなぎ、そこにLEDをかませ、フォトセンサに何か物をかざすとLEDが点灯するような回路を作ってみました。 しかし電源を入れると常にLEDが点灯してしまい、フォトセンサの役目をまったく果たしていませんでした。 回路は電源(＋)→LED→フォトセンサ(S9648-100)→電源(－)のように繋ぎました。 原因は一体なんでしょう・・・ 下のサイトの仕様書を見たんですけど、あまり詳しくないため分かりませんでした。 このどちらのフォトセンサでもよいです。使い方が分かる方いらっしゃいましたら教えてください。 浜松フォトニクス：S7136 http://akizukidenshi.com/pdf/s4282-51_etc_kpic1002j05.pdf 浜松フォトニクス：S9648-100 http://akizukidenshi.com/pdf/s9648-100_kpic1057j03.pdf

注目のQ&A

カテゴリ

専門家に質問してみよう

職業から探して質問する

あなたにピッタリな商品が見つかる！ OKWAVEセレクト

質問する