Модуль усилителя фотодиода модуль обнаружения интенсивности светильник

Модуль усилителя фотодиода модуль обнаружения интенсивности светильник

Фотодиод является одним из наиболее часто используемых типов датчиков во многих оптических измерениях. Применения, такие как поглощение и Эмиссионная спектроскопия, измерение цвета, мутность, обнаружение газа и т. д. зависит от фотодиодов для точного оптического измерения. Фотодиоды генерируют ток, пропорциональный количеству светильник, освещаемый в активной области. Усилители Transimpedance используются в большинстве применений измерения для преобразования фотодиодного тока в выходное напряжение.Таблица размеров1Схематическая схема витрины.

Таблица размеров1 Простой трансимпедансные усилителя

Фотодиод цепи работает в фотогальваническом режиме, в котором операционный усилитель поддерживает напряжение на фотодиоде следующим образомС напряжением 0 В. Это наиболее распространенная конфигурация в точных приложениях. Связь между напряжением и током фотодиода очень похожа на связь с обычным диодом, но вся кривая фотодиода будет двигаться вверх или вниз с изменением уровня освещенности. Таблица размеров2АОтображение типичной функции переноса фотодиода. Таблица размеров2BЭто увеличенная цифра функции передачи, показывающая, что даже в отсутствие светильник, фотодод будет выводить небольшое количество тока. Этот темный ток увеличивается с увеличением обратного напряжения на фотодиоде. Обратное напряжение большинства производителей10 мТемный ток фотодиода приведен под предпосылкой.

Таблица размеров2 Типичные фотодиод функция передачи

Когда Светильник Освещает активный регион фотодиода, ток течет от катода к аноду. В идеале, все фотодиодные токи проходят через схему1Стоимости отзывы сопротивление приравнивается к токов фотодиодов умножить на отзывы напряжение отзывы сопротивление. Схема проста в принципе, но некоторые сложные проблемы должны быть решены, если система должна иметь лучшую производительность.

DC соображений

Первая трудность заключается в выборе операционного усилителя со спецификациями постоянного тока для соответствия требованиям приложения. Для большинства применений низкое входное смещенное напряжение является наиболее важной спецификацией. На выходе усилителя имеется Входное офсетное напряжение, которое увеличит общую погрешность системы, в то время как в фотодиодном усилителе это также приведет к другим ошибкам. На фотодиоде есть Входное смещенное напряжение, которое производит более темный ток и дополнительно увеличивает погрешность смещения системы. Калибровка программного обеспечения и соединение переменного тока-Или и то и другое.-Начальное смещение постоянного тока может быть устранено, но большая погрешность смещения сузит динамический диапазон системы. К счастью, Входное смещенное напряжение находится в сотниМВДаже десяткиМВВ этом диапазоне существует большое количество операционных усилителей на выбор. Вторая важная Спецификация постоянного тока-входной ток утечки операционного усилителя. Ошибки в измерениях возникают, когда ток поступает на вход операционного усилителя или в любом другом месте, кроме сопротивления отзывы. Операционные усилители с нулевым входным током смещения не существуют, но некоторыеКМОП-матрицаИлиJFETВходной операционный усилитель очень близок к этому значению.Полевого транзистораВходной ток смещения входного усилителя увеличивается в геометрической прогрессии с увеличением температуры. Многие операционные усилители обеспечивают85 градусов по ЦельсиюИли125 градусов по ЦельсиюСледующие характеристики; Но если они не предоставлены, лучшее приближениеКаждые десять градусов повышения температуры удваивает ток..

Другая задача заключается в проектировании и компоновке схем, чтобы минимизировать внешние пути утечки тока.-Ток утечки влияет на производительность операционных усилителей низкого входного смещения тока. Наиболее часто используемый путь внешнего тока утечки-это сама печатная плата. Например, график3Дисплей карта1Возможно расположение средних фотодиодных усилителей. Розовая линия представление+ 5ВРельс питания обеспечивает питание усилителя и передает питание остальной части печатной платы. Если ребенок находится в+ 5ВСопротивление между проводкой и проводкой, несущей фотодиодный ток, равно5 г (Таблица размеров3Средне-RLЭкспресс-доставка)Затем1 nAВ настоящее время будут поступать из+ 5ВЛиния поступает в усилитель. Очевидно, что это тщательно выбрано с помощью приложения.1 pAЦели операционного усилителя сопоставимы друг с другом. Один из способов минимизировать путь внешнего тока утечки-это увеличить сопротивление между линией, несущей ток фотодиода и любую другую линию. Это может быть так же удобно, как добавление большего маршрута, запрещенной области вокруг маршрута, чтобы увеличить расстояние между другими маршрутами. В некоторых экстремальных приложениях некоторые инженеры полностью их отменяют.Печатная платаСвинец фотодиода подвергается воздействию воздуха и подключается непосредственно к контакту входного терминала операционного усилителя.

Таблица размеров3 Фотодиодная схема с течением утечки

Другой способ предотвращения внешнего утечки тока заключается в том, чтобы установить защитную линию рядом с линией, несущей ток фотодиода, и обеспечить, чтобы обе линии приводились к тому же напряжению. Таблица размеров4Отображение защитных путей вокруг сети, носящих фотодиодные токи.+ 5ВТок утечки, генерируемый маршрутизацией, затем проходит черезRLОн поступает в линию защиты, а не в усилитель. В этой цепи дифференциальное давление между защитным и входным маршрутами связано только с входным смещенным напряжением операционного усилителя.-Это еще одна причина для выбора низкого входного офсетного усилителя напряжения.

Таблица размеров4 Уменьшение внешнего тока утечки с помощью защитной проводки

'