精密光电二极管传感器电路优化设计

作者:Luis Orozco

光电二极管是很多光学测量中最常用的传感器类型之一。诸如吸收和发射光谱、色彩测量、浑浊度、气体探测等应用均有赖于光电二极管实现精密光学测量。

光电二极管产生与照射到活动区的光量成比例的电流。大多数测量应用都需要用到跨阻放大器,以便将光电二极管电流转换为输出电压。图1显示电路的原理示意图。

简单跨阻放大器电路

图1. 简单跨阻放大器电路

该电路的光电二极管在光伏模式下工作,其中运算放大器保持光电二极管上的电压为0 V。这是精密应用中最常见的配置。光电二极管的电压与电流关系曲线十分类似于常规二极管,但前者的整条曲线会随着光照水平的变化而向上或向下平移。图2a显示典型的光电二极管传递函数。图2b是传递函数放大后的图形,表明哪怕在没有光的情况下,光电二极管也会输出少量电流。这种暗电流会随着光电二极管上的反向电压增加而上升。大部分制造商在反向电压为10 mV的前提下给出光电二极管的暗电流。

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