電路突擊:優化設計光電二極管傳感器電路
發布時間:2015-01-15 責任編輯:echolady
【導讀】光學測量中,光電二極管是應用最常見的傳感器類型,在很多應用裏都能看見它的身影,例如色彩測量、氣體探測、吸收和發射光譜、渾濁度等都離不開它。本文主要講解光電二極管傳感器電路的優化設計。
光guang電dian二er極ji管guan產chan生sheng與yu照zhao射she到dao活huo動dong區qu的de光guang量liang成cheng比bi例li的de電dian流liu。大da多duo數shu測ce量liang應ying用yong都dou需xu要yao用yong到dao跨kua阻zu放fang大da器qi,以yi便bian將jiang光guang電dian二er極ji管guan電dian流liu轉zhuan換huan為wei輸shu出chu電dian壓ya。圖tu1顯示電路的原理示意圖。

圖1:簡單跨阻放大器電路
該電路的光電二極管在光伏模式下工作,其中運算放大器保持光電二極管上的電壓為0 V。這(zhe)是(shi)精(jing)密(mi)應(ying)用(yong)中(zhong)最(zui)常(chang)見(jian)的(de)配(pei)置(zhi)。光(guang)電(dian)二(er)極(ji)管(guan)的(de)電(dian)壓(ya)與(yu)電(dian)流(liu)關(guan)係(xi)曲(qu)線(xian)十(shi)分(fen)類(lei)似(si)於(yu)常(chang)規(gui)二(er)極(ji)管(guan),但(dan)前(qian)者(zhe)的(de)整(zheng)條(tiao)曲(qu)線(xian)會(hui)隨(sui)著(zhe)光(guang)照(zhao)水(shui)平(ping)的(de)變(bian)化(hua)而(er)向(xiang)上(shang)或(huo)向(xiang)下(xia)平(ping)移(yi)。圖(tu)2a 顯示典型的光電二極管傳遞函數。圖2b是傳遞函數放大後的圖形,表明哪怕在沒有光的情況下,光電二極管也會輸出少量電流。這種暗電流會隨著光電二極管上的 反向電壓增加而上升。大部分製造商在反向電壓為10 mV的前提下給出光電二極管的暗電流。

圖2:典型光電二極管傳遞函數
光照射到光電二極管的活動區後,電流從陰極流向陽極。理想情況下,所有的光電二極管電流都流經圖1中(zhong)的(de)反(fan)饋(kui)電(dian)阻(zu),產(chan)生(sheng)數(shu)值(zhi)等(deng)於(yu)光(guang)電(dian)二(er)極(ji)管(guan)電(dian)流(liu)乘(cheng)以(yi)反(fan)饋(kui)電(dian)阻(zu)的(de)反(fan)饋(kui)電(dian)壓(ya)。該(gai)電(dian)路(lu)在(zai)原(yuan)理(li)上(shang)很(hen)簡(jian)單(dan),但(dan)若(ruo)要(yao)係(xi)統(tong)具(ju)備(bei)最(zui)佳(jia)性(xing)能(neng)則(ze)必(bi)須(xu)解(jie)決(jue)一(yi)些(xie)難(nan)題(ti)。
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