遠程光傳感

光電二極管將一種基本物理現象（光）轉換為電形式（電流）。設計工程師系統地將光檢測器電流轉換為可用電壓，讓光電二極管信號的處理易于控制。處理光傳感電路問(wèn)題的方法有很多，但我碰到了一個(gè)特殊問(wèn)題。如何用一種能夠遠程或者通過(guò)一個(gè)大寄生電容降低光電二極管帶寬和噪聲影響的電路呢。

典型的光傳感系統電路在前端都有一個(gè)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(kāi)始。該電路中，光電二極管、放大器和反饋電容元件限制了電路的帶寬。

利用一個(gè)大寄生電容或者在較遠距離，通過(guò)光電二極管實(shí)施光傳感時(shí)，放大器輸入具有較大的輸入電容。這種電容增加會(huì )增加電路的噪聲增益，除非你增加放大器的反饋電容。如果反饋電容 (CF) 增加，則電路的帶寬降低。

要解決這一問(wèn)題，您可以使用一個(gè)自舉電路（請參見(jiàn)圖 1）。具有較低二極管電容的光電二極管并不會(huì )從該電路中受益。單位增益緩沖器 A2 去除了線(xiàn)纜電容以及跨阻抗放大器 A1 輸入產(chǎn)生的光電二極管寄生電容。

圖 1 脫離跨阻抗設計問(wèn)題的自舉二極管電容和線(xiàn)纜電容

進(jìn)行這種電路設計時(shí)，A2 放大器類(lèi)型的選擇可以稍微放寬一些。只有四個(gè)性能規范較為重要。這些設計原則包括選擇一個(gè)低輸入電容、低噪聲、帶寬高于 A1 且低輸出阻抗的放大器。

這種設計中，A2 的輸入電容是跨阻抗系統 AC 傳輸函數中起作用的唯一電容。緩沖器輸入電容代替 A1 輸入電容、線(xiàn)纜電容和光電二極管寄生電容三者的和。一個(gè)較好的原則是 CA2 (CA1 + CCA +CPD)，其中，CA1 和 CA2 為其輸入差動(dòng)與共模電容的和。

使用這種設計，您可以把一種噪聲問(wèn)題 (A1) 與另一種 (A2) 互換。單位增益緩沖器消除了 A1 的噪聲影響。一種較好的原則是讓 A2 噪聲= A1。

該系統中輸入信號和輸出信號之差碰到線(xiàn)纜/二極管電容后降低。您可以通過(guò)選擇比 A1 更大帶寬的 A2 并且讓 A2 的輸出阻抗保持在較低水平來(lái)維持這種低信號差。A2 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(guān)系等于 A2-BW >> A1-BW。您在平衡 CF 和 A2 輸入電容時(shí)，這種電路要求穩定優(yōu)化。

參考文獻
1.《電子世界之眼守護著(zhù)我們》，作者：Baker, Bonnie
2.《受影響的跨阻抗放大器穩定性》，作者：Baker，Bonnie
3.《光電二極管放大器》，作者：Graeme，Jerald，McGraw-Hill
4.《自舉電路降低了放大器輸入電容》，作者：Dov Kurz，Avner Cohen。