Circuito de conteo de fotones

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Hola, soy un estudiante universitario que trabaja en el circuito de conteo de fotones utilizando el fotomultiplicador de silicio (SiPM).

Etapa 0 : señal de SiPM

Descripción: Esta es una imagen capturada desde un osciloscopio con una resolución de tiempo entre los puntos de datos de 25 ns. Si el SiPM está expuesto a la luz ambiental, el voltaje sube a -3 V, sobre lo que quiero estar seguro.

Etapa 1 : Amplificador
Descripción: Quiero invertir el voltaje para que el comparador reciba solo un rango de voltaje positivo.
Pregunta 1 : A esta velocidad "relativamente" alta, ¿es un circuito opamp una buena opción? ¿O el circuito integrado de regulador de voltaje (ic) funcionará?

Etapa 2 : comparador
Descripción: Estoy tratando de generar una salida de 0 o 5V comparando la entrada del amplificador a un voltaje de umbral de 4 mV.
Intento 1: compré un MAX997 y traté de comparar una onda sinusoidal de 100 mV de amplitud, 1kHz de frecuencia, en una placa de pruebas con un capacitor de bypass de 0.1 microF, pero no mostré ningún tipo de onda cuadrada que esperaba.
Pregunta 2 : ¿El comparador ic MAX997 o AD8611 será una exageración para esta aplicación (es decir, demasiado corto para un retardo de propagación, por lo tanto demasiado muestreo)? si no, ¿qué tipo de circuito debe ir alrededor de la ic para asegurarse de obtener la salida deseada a esta frecuencia relativamente alta (condensador de bypass, resistencias ... etc, tipo específico de condensador que necesito comprar)?

Etapa 3 : Contador
Descripción: estoy tratando de usar un contador de 12 bits, como SN74LV4040A, para contar el número de pulsos generados por el comparador y dentro de una ventana de tiempo ajustable (1 ms), quiero capturar ese número y enviarlo por Bluetooth a diferentes dispositivos.
Pregunta 3 : ¿Puedo colocar la salida del comparador directamente en la entrada de reloj del contador asíncrono mencionado anteriormente? ¿Es el contador asíncrono una buena opción para esta aplicación?
Pregunta 4 : ¿Es Arduino mega una buena opción para un microcontrolador que podrá transferir los datos de conteo a través de bluetooth (la velocidad será un obstáculo)?

Gracias por leer hasta el momento y agradezco cualquier tipo de respuesta a esta pregunta. Si tengo una comprensión horriblemente errónea de este tema, por favor hágamelo saber. Tengo mucho que aprender. MUCHO.

Edit01
Creo que esta era una pregunta demasiado grande, así que quiero comenzar con el comparador. Actualmente tengo MAX997, pero frito uno conectando el pin de cierre al suelo. Pensé que estaba siguiendo el procedimiento correcto de acuerdo con la hoja de datos, pero algo salió mal.


¿Puede alguien señalar mi error, si todo lo que tenía era una resistencia de arranque de 1k en la salida del comparador, y el resto se conectaba al generador de funciones y la fuente de alimentación?

También encontré un artículo muy similar a lo que estoy tratando de hacer:

Edit02
A continuación se muestra el esquema que podría dibujar lo mejor que pude:

    
pregunta Youngwoo Cho

1 respuesta

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1) No necesita un inversor. AC acopla la entrada al comparador y establece los niveles de detección por debajo del nuevo punto de referencia. Sin embargo, como necesita cierta ganancia para aumentar la amplitud de su señal, se indica un amplificador operacional (velocidad bastante alta), y debe tener en cuenta que, por lo general, puede configurar un amplificador operacional como un amplificador inversor o no inversor. consigue invertir de forma gratuita. Sin embargo, esto dependerá en cierta medida de cómo se vea exactamente la salida de su dispositivo PM. Un regulador de voltaje está, bueno, tan lejos como una consideración que necesita hablar con alguien acerca de por qué cree que puede ser apropiado.

2) Un 997 es casi correcto, ya que parece que su ancho de pulso es del orden de 50 nseg en la mitad de la amplitud. Por lo tanto, necesita hablar con alguien sobre por qué cree que un tiempo de propagación bajo producirá demasiadas muestras.

Además, necesita desesperadamente hablar con alguien acerca de por qué no puede obtener una muestra 997 para que funcione. Hasta que lo hagas, estás muerto en el agua.

3) La elección entre asíncrono y síncrono es bastante irrelevante, aunque el problema del retardo a través de la ondulación debe abordarse para un contador asíncrono. Como parece que no entiendes lo que es esto, recomiendo usar un contador síncrono. Deberá proporcionar la transferencia de datos a un registro de espera para la transmisión y un reinicio del contador una vez por milisegundo. Además, deberá abordar los problemas de metastabilidad durante su transferencia (¿qué sucede si recibe un pulso mientras se produce la transferencia?)

4) La velocidad no es un problema. Suponiendo que utiliza 2 bytes por paquete (16 bits / paquete), sus requisitos de datos son 16,000 bits / segundo, lo que es mucho menor que los 2 Mbit / seg que puede obtener de Bluetooth. Por supuesto, vas a tener que aprender a manejar estas cosas.

Como dices, tienes mucho que aprender. Te sugiero que encuentres a alguien que tenga una pista y empieces a elegir su cerebro. Eso o leer mucho.

Buena suerte.

    
respondido por el WhatRoughBeast

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