Erste Schritte mit LTspice

[ABel]

Hallo,

nun hab ich auch noch angefangen mit LTspice zu spielen ...

Es hat mich schon gewundert, das LTspice den ,,Current Source I1" zur Simulation zugelassen hat. Offen ist das Ende, weil ich nicht weiß wohin damit. Auf GND ist sicher falsch. Ans untere Ende vom ,,Lastwiderstand_am_PMT" erscheint mir auch nicht richtig?!

Idee 1: mit Trennkondensator an GND (welchen Wert sollte der dann aber haben?)

Idee 2: zwischen PMT_R1_bis_R9 und PMT_R10, sowie zwischen PMT_R10 und PMT_R11 (für irgendetwas müssen PMT_C1 und PMT_C2 ja da sein?).

Die Parameter für PULSE hab ich aus dem opengeiger-Papier übernommen. Unendlich kann ich als Anstieg und Abfall nicht eingeben. Gibt es bessere/realistischere Parameter?

Die Signale an der Anode, hinter PMT_C3 (also der Eingang zum PMT-Adapter) und hinter R6 erscheinen mir plausibel. Das aber nach R4 vom Impuls nichts mehr übrig ist, will mir nicht in den Sinn?! Gibt es dazu eine Erklärung?

Irgendwo hatte ich gelesen (finde die Stelle nun aber nicht mehr) das LTspice in bestimmten Fällen einen zusätzlichen Widerstand nach GND für eine sinnvolle Simulation benötigt. Ist das so? In welchen Fällen muss das sein? Wie groß muss dann dieser Widerstand sein?

Gruß Andreas

[ABel]

Hallo,

wenn ich aus den "1mrg" für R8 "1Meg" mache, dann ist das Signal auch nach R4 plausibel. Dummer Fehler!

Gruß Andreas

[ABel]

Hallo,

und hier nun mein LTspice-Model des opengeiger PMT-Adapters.

Das mit meiner "Idee 2" war natürlich dumm. So hätte ich ja den PMT_R10 kurzgeschlossen. Die jetzige Lösung existiert nur, weil mir keine andere eingefallen ist. Bin also noch offen für weitere Lösungsideen.

Für die OpAmps (LMP7731) hab ich das Modell "UniversalOpamp2" verwendet (ist bei LTspice dabei). Bei den Parametern hab ich nur "Avol" (10.000.000Meg = 130dB) und "GWB" (22Meg = 22 MHz) angepasst, weil ich weitere Parameter aus dem Datenblatt des LMP7731 nicht herauslesen konnte. Welche weiteren Parameter könnte ich setzen um das Modell zu verbessern?

Gruß Andreas

[ABel]

Hallo,

ich bin Mal wieder in Versuche mit LTspice eingestiegen.

Aus einer Signal-Aufzeichnung mit Audacity habe ich mir einen Impuls isoliert (Audacity_Impuls_32PCM.wav). Damit will ich nun eine Simulation aufbauen, deren Output dem aufgezeichneten Impuls (V(n011)) möglichst nahe kommt.

Anbei erste Ergebnisse. Die Struktur des Output-Signals (V(output)) sieht mir schon ziemlich gut aus.

Für kürzere Input-Signale wird der Abstand der Maxima von V(output) zu V(n011) kleiner (allerding nicht Null) aber auch die Amplitude des Outputs immer kleiner.

Daher die Frage: Wo sollte ich in meiner Simulation etwas ändern?

Der Input-Impuls wird von V1 erzeugt. Den Minus-Pol von V1 habe ich an die Dynode9 angeschlossen, weil mir nix besseres eingefallen ist. Gibt es dazu andere Ideen?

Der C1 vor dem Output soll die Gleichspannung entfernen. Welche Kapazität sollte C1 haben um das Verhalten einer Soundkarte zu simulieren? Oder muss ich hier mehr machen?

Gruß Andreas

[ABel]

Hallo;

bei der Suche nach einer Lösung für meine Photomultiplier-Simulation mit LTspice bin ich auf diese Arbeit gestoßen:
D. Y. Akimov, E. S. Kozlova, and Y. A. Melikyan, "Computer modelling of the hamamatsu r11410-20 PMT," Journal of Physics: Conference Series, vol. 798, p. 012211, Jan. 2017.
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/778/1/012211/pdf

Meine Umsetzung in der Anlage.

Die Simulation in dieser Arbeit dient wohl nur zur Bestimmung der Verstärkung des PMT. Wozu man dazu eine Simulation braucht, erschließt sich mir nicht. Dazu reicht es wohl aus, mit einem konstanten Strom in die Verstärkerkaskade hineinzugehen. Wie dieser Strom in der Simulation gebildet wird und wie dieser Strom in die Dynode 1 hineinkommt, dazu schweigt sich die Arbeit aus. Auch darüber wie der Übergang von der letzten Dynode zur Anode erfolgt gibt es keine Angaben. So wie ich es gemacht habe kann es nicht stimmen, das Ergebnis ist nicht richtig.

Ich will natürlich mit einem Impuls-Signal in meine Simulation hinein. Frage nur wie? Hat dazu Jemand eine Idee?

Und herauskommen soll das, was in meinen PMT-Adapter hineingeht. Hat Jemand eine Idee, wie ich den Übergang von der letzten Dynode zur Anode hinbekomme?

Gruß Andreas

[ABel]

Hallo,

hier noch ein paar ergänzende Informationen zur oben genannten Arbeit:

Auszug in einer Deepl-Übersetzung:

In einem echten PMT kann der Dynodenstrom nur in eine Richtung fließen, d.h. von der Anode zur Kathode. Mit anderen Worten: Der von der Quelle B10 erzeugte Strom kann sich beispielsweise nicht am Punkt 11 aufspalten, so dass ein Teil des Stroms vom Punkt 11 zum Punkt 12 und dann durch die kleine Schleife zurück zur Quelle fließt. Im LTSPICE-Modell ist dies jedoch der Fall. Um dies zu vermeiden, haben wir versucht, Dioden in die Widerstandskette einzuführen. Dies hat das Problem jedoch nicht gelöst, da im LTSPICE-Paket eine Diode als ein Element mit einem spannungsabhängigen Widerstand beschrieben wird, der im Vergleich zum Ri-Wert recht klein ist.

Das würde ja heißen, das eine Diode in LTspice keine ,,richtige" Sperrrichtung hat! Kann das sein?
Liegt der vermeintliche Fehler hier nicht in der Funktion zur Berechnung des Stromes der Stromquelle, wenn in diese Berechnung Werte von beiden Seiten der Diode mit einfließen?

Die nächste Modellversion wurde in Analogie zu dem in [5] beschriebenen Modell entworfen, um kleine Schleifen zu vermeiden. In diesem Modell wird jede Dynode (und die Anode) durch eine Stromquelle dargestellt, die mit der Erde verbunden ist. Der von dieser Quelle erzeugte Strom ist gleich der Differenz zwischen dem eingehenden und dem ausgehenden Strom wie bei einem echten PMT. In diesem Fall wird der Dynodenstrom durch die folgende Formel bestimmt:
in = in-1 * (k * (Vi)^α – 1) * (k * (Vi-1)^α) / (k * (Vi-1)^α - 1)

Anmerkung: müsste doch eigentlich heißen Ii = Ii-1 * (k * (Vi)^α – 1) * (k * (Vi-1)^α) / (k * (Vi-1)^α - 1)

und für den Anodenstrom
ianode = in-1 * (k * (Vi)^α) * (k * (Vi-1)^α) / (k * (Vi-1)^α - 1)

Anmerkung: müsste doch eigentlich heißen Ianode = Ilast * (k * (Vanode)^α) * (k * (Vlast)^α) / (k * (Vlast)^α - 1)

Die Gesamtspannung V wird auf die gleiche Weise von der "Spannungsquelle" angelegt. Allerdings leidet auch dieses Modell unter dem Problem des "falschen Stroms". Nun wird der Strom von jeder Quelle an einem Dynidenpunkt (einem Punkt zwischen den Widerständen) aufgespalten; und ein Teil davon fließt in der "falschen Richtung" durch den Null-Innenwiderstand der Spannungsquelle zur Erde. Dies führt zu einer falschen Potenzialverteilung zwischen den Dynoden. Beachten Sie, dass dies auch für das in [5] beschriebene Modell gilt.
Um dieses Problem zu vermeiden, muss der Innenwiderstand des Gesamtversorgers unendlich sein und gleichzeitig muss die Anode auf dem Potential V gehalten werden:
IN = (V – Vlast) / RN
wobei Vlast das Potenzial der letzten Dynode und RN der Widerstand zwischen der letzten Dynode und der Anode ist. Mit dieser Quelle wird das Potenzial der Anode auf einem konstanten Niveau V gehalten, indem der Strom I in Abhängigkeit vom Potenzial der letzten Dynode variiert wird. In diesem Modell fließen die Ströme aus allen Quellen an jeder Dynode zur Kathode (Masse), d.h. in die "richtige" Richtung.

In der Arbeit wird z.B. der Strom für die Stromquelle B8 (Dynode 8 ) wie folgt angegeben:

I=(I(B7)*((0.0587*pwr(abs(V(8,9)),0.88))-1)*(0.0587*pwr(abs(V(7,8)),0.88)))/((0.0587*pwr(abs(V(7,8)),0.88))-1)

In meiner Simulation heißt es dann:
I=I(B7)*(0.0587*pwr(V(Dy8,Dy9)/V(VB),0.88)-1)*(0.0587*pwr(V(Dy7,Dy8)/V(VB),0.88))/(0.0587*pwr(V(Dy7,Dy8)/V(VB),0.88)-1)
(Das abs() für das erste Element in pwr() ist überflüssig. V() muss eine dimensionslose Größe sein: darum V()/V(VB). Dank Punk- vor Strichrechnung können einige Klammern wegfallen.)

Gruß Andreas

[Radioquant98]

Was aus deinem PMT heraus kommt, kannst Du nur mi dem Oszi messen, und zwar mit angeschlossenem PMT-Adapter.
Der Impuls ist von der Beschaltung abhängig.
Das kannst Du nur durch messen ermitteln.
Die Schaltung des Adapters macht doch nichts anderes, als den Impuls soweit zu verängern daß die Soundkarte ihn auswerten kann, da die kurzen Impulse des PMT für sie zu kurz sind.
Selbstverständlich verringert sich dabei im gleichen Maße die Amplitude. Die Soundkarte ist halt nur bedingt dazu geeignet - halt der geringste Aufwand.

Viele Grüße
Bernd
der noch immer an seiner Hardware bastelt