ZHCAEY0 January 2025 LOG200
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。
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 2 提供了最大可能 IBIAS 电流:
方程式 3 求解了最大可能 RBIAS 电阻:
方程式 4 计算允许 10% 误差的最大 RBIAS 电阻:
表 3-1 展示了作为 IPD_MAX 函数的计算结果
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。