如何利用光傳感電路來降低光電二極管帶寬和噪聲影響
發布時間:2023-01-23 責任編輯:lina
【導讀】光電二極管將一種基本物理現象(光)轉換為電形式(電流)。設she計ji工gong程cheng師shi係xi統tong地di將jiang光guang檢jian測ce器qi電dian流liu轉zhuan換huan為wei可ke用yong電dian壓ya,讓rang光guang電dian二er極ji管guan信xin號hao的de處chu理li易yi於yu控kong製zhi。處chu理li光guang傳chuan感gan電dian路lu問wen題ti的de方fang法fa有you很hen多duo,但dan我wo碰peng到dao了le一yi個ge特te殊shu問wen題ti。如ru何he用yong一yi種zhong能neng夠gou遠yuan程cheng或huo者zhe通tong過guo一yi個ge大da寄ji生sheng電dian容rong降jiang低di光guang電dian二er極ji管guan帶dai寬kuan和he噪zao聲sheng影ying響xiang的de電dian路lu呢ne。
光電二極管將一種基本物理現象(光)轉換為電形式(電流)。設she計ji工gong程cheng師shi係xi統tong地di將jiang光guang檢jian測ce器qi電dian流liu轉zhuan換huan為wei可ke用yong電dian壓ya,讓rang光guang電dian二er極ji管guan信xin號hao的de處chu理li易yi於yu控kong製zhi。處chu理li光guang傳chuan感gan電dian路lu問wen題ti的de方fang法fa有you很hen多duo,但dan我wo碰peng到dao了le一yi個ge特te殊shu問wen題ti。如ru何he用yong一yi種zhong能neng夠gou遠yuan程cheng或huo者zhe通tong過guo一yi個ge大da寄ji生sheng電dian容rong降jiang低di光guang電dian二er極ji管guan帶dai寬kuan和he噪zao聲sheng影ying響xiang的de電dian路lu呢ne。
典型的光傳感係統電路在前端都有一個光電二極管、運算放大器和反饋電阻器/電容器對。本文將以前文中介紹的電路作為開始。該電路中,光電二極管、放大器和反饋電容元件限製了電路的帶寬。
利li用yong一yi個ge大da寄ji生sheng電dian容rong或huo者zhe在zai較jiao遠yuan距ju離li,通tong過guo光guang電dian二er極ji管guan實shi施shi光guang傳chuan感gan時shi,放fang大da器qi輸shu入ru具ju有you較jiao大da的de輸shu入ru電dian容rong。這zhe種zhong電dian容rong增zeng加jia會hui增zeng加jia電dian路lu的de噪zao聲sheng增zeng益yi,除chu非fei你ni增zeng加jia放fang大da器qi的de反fan饋kui電dian容rong。如ru果guo反fan饋kui電dian容rong (C F) 增加,則電路的帶寬降低。
要解決這一問題,您可以使用一個自舉電路(請參見圖 1)。具有較低二極管電容的光電二極管並不會從該電路中受益。單位增益緩衝器 A 2去除了線纜電容以及跨阻抗放大器 A1 輸入產生的光電二極管寄生電容。
圖1:脫離跨阻抗設計問題的自舉二極管電容和線纜電容。
進行這種電路設計時,A 2放大器類型的選擇可以稍微放寬一些。隻有四個性能規範較為重要。這些設計原則包括選擇一個低輸入電容、低噪聲、帶寬高於 A 1 且低輸出阻抗的放大器。
這種設計中,A 2的輸入電容是跨阻抗係統 AC 傳輸函數中起作用的唯一電容。緩衝器輸入電容代替 A 1 輸入電容、線纜電容和光電二極管寄生電容三者的和。一個較好的原則是 C A2 《《 (CA1 + CCA +CPD),其中,CA1和 CA2為其輸入差動與共模電容的和。
使用這種設計,您可以把一種噪聲問題 (A 1) 與另一種 (A 2) 互換。單位增益緩衝器消除了A 1的噪聲影響。一種較好的原則是讓A 2 噪聲《= A 1。
該係統中輸入信號和輸出信號之差碰到線纜/二極管電容後降低。您可以通過選擇比 A 1更大帶寬的A 2並且讓A 2的輸出阻抗保持在較低水平來維持這種低信號差。A 2增益滾降給帶寬改善設定了上限,從而使這些放大器之間的帶寬關係等於A 2-BW 》》 A 1-BW 。您在平衡 C F 和A 2輸入電容時,這種電路要求穩定優化。
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