ZHCAEY0 January   2025 LOG200

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1简介
  5. 2关键光电二极管规范
  6. 3将 LOG200 与光传感器连接
    1. 3.1 光电二极管连接
    2. 3.2 光电二极管自适应偏置电流输出
  7. 4用于电流检测测量的光学工作台
    1. 4.1 光传感器的瞬态响应
  8. 5使用 LOG200 进行光功率测量
  9. 6误差源与未校准误差分析
  10. 7辅助运算放大器电路
    1. 7.1 单端至差分转换
    2. 7.2 Sallen-Key 低通滤波器
  11. 8总结
  12. 9参考资料

光电二极管自适应偏置电流输出

LOG200 包括一个 IBIAS 电流源,用于对光电二极管进行偏置,并提供与光电流成比例的反向电压。在低光电二极管电流测量期间,自适应偏置电路会在光传感器上产生一个小的反向偏置电压,从而减少光电二极管的暗电流并提高测量的准确性。在测量高光电二极管电流时,光电二极管会产生更高的反向偏置电压,从而降低光电二极管的有效电容,增加电路带宽,并提供更快的瞬态响应。

图 3-1 展示了 LOG200EVM 上具有自适应偏置电路和光电二极管连接的方框图。内部晶体管 Q3 用于测量输入电流,而 IBIAS 电路产生的输出电流约为 I1 引脚输入电流的 1.14 倍(典型值)。IBIAS 引脚连接到光电二极管阴极,RBIAS 电阻器与光电二极管阴极和 VCM 并联连接。

 IBIAS 光电二极管自适应偏置电流输出图 3-1 IBIAS 光电二极管自适应偏置电流输出

使用 IBIAS 电路时,输入电流流经光电二极管的精度是 1.0 倍,其余的 0.143 倍输入电流流经 RBIAS。此配置在 RBIAS 电阻两端建立偏置电压。光电二极管阳极连接到 I1 输入,并保持在恒定的 VCM 电压上。阴极电压实际上会上升 0.143 × RBIAS × I1,从而为光电二极管提供了一个依赖于电流的反向偏置电压。为设计的光传感器反向偏置电压选择合适的 RBIAS 电阻。

根据光二极管的最大电流,调整 RBIAS 电阻以确保正电源 (VS+) 有 1V 的余量。此外,为了稳定性,需要在 IBIAS 和接地之间放置一个 CCOMP 电容,建议值为 22pF。

例如,考虑 图 3-1 电路的情况,其中 LOG200 用于支持一个光二极管应用,IPD 电流范围为 20nA 到 2.5mA,VCM 设置为 +2.5V,同时 LOG200 由单极性 5V 电源供电。

方程式 1 提供了通过 RBIAS 的最大可能偏置电压:

方程式 1. V R B I A S _ M A X   =   ( V S + )   -   1 V   -   V C M

方程式 2 提供了最大可能 IBIAS 电流:

方程式 2. I R B I A S _ M A X   =   I B I A S R A T I O _ M A X   -   1   × I P D _ M A X    

方程式 3 求解了最大可能 RBIAS 电阻:

方程式 3. R B I A S _ M A X   =   V R B I A S _ M A X   I R B I A S _ M A X    

方程式 4 计算允许 10% 误差的最大 RBIAS 电阻:

方程式 4. R B I A S   =   90 %   × R B I A S _ M A X

表 3-1 展示了作为 IPD_MAX 函数的计算结果

表 3-1 RBIAS 电阻器计算

I

PD_Max
(mA)
IBIAS_Ratio_Max @ 1mA
(A/A)
IBIAS_Max
(mA)
VBIAS_Max
(V)
RBIAS_Max
(kΩ)
RBIAS
(kΩ)
2.5 1.195 0.488 1.5 3.077 2.770

图 3-1 显示了当 IPD = 2.5mA 时,RBIAS 两端的典型 VBIAS 电压。

 RBIAS 计算示例图 3-2 RBIAS 计算示例