作者：網站管（guǎn）理員　來源：本站原創　日期：2011/1/4 20:26:39　點擊：1280　屬（shǔ）於：產品知識

   在利用光來控製一個過程的應用中，要長期保持工廠設定的發光（guāng）強度需要一個控製電路來監控發光狀況，並（bìng）控製供（gòng）給光發射器件的電流以保持輸出（chū）恒定，采用一個簡單的運算放大器電（diàn）路就可為許多應用提供精確的光強度（dù）。即（jí）便發光器件老化，通（tōng）過調整LED電流，一個控製環（huán）也可（kě）維持恒定的光強度。

    在很多利用光來控製一個過程的應用中，維（wéi）持恒定的光強度至關重要。有些係統采用簡單的LED或激（jī）光二極管（guǎn）作為光源，但是隨著時間的（de）推（tuī）移，即（jí）便最初校準得很好的光（guāng）源（yuán）也（yě）會變差。隨著LED的老化，其電流-發光（guāng）轉換比率會（huì）降低，發（fā）光強度也會變弱。要長期保持工廠設定（dìng）的發光強度需要一個控製電路來監控（kòng）發光狀況，並控製（zhì）供給光發射器件的電流以保持輸出恒定。這種配置適（shì）合以（yǐ）下應用：用於精確光強度（dù）測量的光強度（dù）測定應（yīng）用、針對伺服（fú）係（xì）統精確光定位的（de）控製應用，以及光（guāng）參考測試設備等。圖1所示為（wéi）這（zhè）種係統的組成示意圖（tú）。

光（guāng）電二極管特性（xìng）

     矽光電二極管跟（gēn）PN結（jié）二極管（guǎn）的結構類似，隻（zhī）不過前者的P層有點薄（báo）。P層厚度可進行調整以使光的波長能被檢測到。跟（gēn）其它二極管一樣，光電二極管（guǎn）也有電容（róng），電容大小與加在其上的反偏壓成正比，典型值範圍（wéi）為2-20pF。光電二極管有正極和負極，可工作於正向模式（shì）(電流從正極流向（xiàng）負極)或反向模式(電（diàn）流從負極流向正極)。當光電二極管工作於反向模式(正極為負)時（shí），在（zài）某（mǒu）一（yī）給定（dìng）頻率上其發光線性（xìng）特別好（hǎo），這在（zài）設計控製電路時尤其有用。

原型設計

     在圖2中（zhōng），一個原型電路用於分析帶運算放大器的控製環。該電（diàn）路驅動一個PNP晶體管，晶體管再給LED提供電（diàn）流來（lái）產生光源。LED所發出的部分光會照到光電二極管上，再轉換成很小的電流，一般隻（zhī）有10μA左右。在這種情況下，光電二極管工作於反向模式。因此，當沒有光照時，光電二極管內（nèi）除漏電流(也稱“暗電流（liú）”)外什麽也沒有，而放（fàng）大器處（chù）於過載狀（zhuàng）態。這時將從基極吸（xī）收被連接（jiē）於基極（jí）的電（diàn）阻限製的電流，該電阻使晶體管最初處於飽和狀態。一旦電流開始流經晶（jīng）體管，LED或激光二極管就開（kāi）始（shǐ）發光。光電（diàn）二極管將部分光能轉換為電流，流過RG。隨著電流的增加，RG兩端的電壓降也隨之升高。當該電壓接近VBIAS(圖2中接到地)時，控製環就封（fēng）閉以保持正確的晶體管驅動電壓以及恒定的LED電流（liú），從而維持恒定的光強度(或（huò）光電（diàn）二極管電流)。這就是基本的電路DC分析。

     圖3給出了該電（diàn）路的一個實例，它采用國家半（bàn）導體公司（sī）的LMV2011精密運算放大器。參考電壓由該公司的LM4041-1.2器（qì）件產生（shēng），它提供固定的1.225V參考（kǎo）電壓，該器件的電流設定為約10mA，正（zhèng）處於其工（gōng）作範圍的中間（jiān）。

    VBIAS由兩個精度為1%的電阻產生（shēng），電壓值設定為約1V。VREF和VBIAS之間的差值除以RG，就可得出控製環（huán）封閉的光電二極管電流。要注意的是，VBIAS須小於VREF，否則電路不能工作。如果光電二極管電流為10mA，那麽RG應該為0.2×10E-6或20.0k。

    采用一個（gè）4.7k的電阻（zǔ）來限製PN200A PNP晶體管基極電流，該電阻將電流限定在1mA左右。該（gāi）晶體管（guǎn）的(值約為100，因此它所提供的最（zuì）大（dà）電流約為100mA，這（zhè）已經超出小型SOT-23封裝的散熱範圍。為（wéi）防（fáng）止晶體管的過高熱量，將一個限流電阻（zǔ）與（yǔ）LED或激光二極管串聯，使該二極管達到最大工作負荷，從而限定晶（jīng）體管集電極的電流。如果需要更大的電流，則須選用集電（diàn）極電流大的晶體管，而且要采用SOT-223等較大的封裝。為了限定電路（lù）帶寬以維（wéi）持穩定性，選用一個15pF的電容與光電（diàn）二極管（guǎn）電容（róng）並聯(在1.2VBIAS時其電容大小（xiǎo）也約為15pF)，從而將放大器的工（gōng）作頻率限定在250kHz左右。

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