ZHCAEY0 January 2025 LOG200
LOG200 包括一個(gè) IBIAS 電流源,用于對(duì)光電二極管進(jìn)行偏置,并提供與光電流成比例的反向電壓。在低光電二極管電流測(cè)量期間,自適應(yīng)偏置電路會(huì)在光傳感器上產(chǎn)生一個(gè)小的反向偏置電壓,從而減少光電二極管的暗電流并提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。在測(cè)量高光電二極管電流時(shí),光電二極管會(huì)產(chǎn)生更高的反向偏置電壓,從而降低光電二極管的有效電容,增加電路帶寬,并提供更快的瞬態(tài)響應(yīng)。
圖 3-1 展示了 LOG200EVM 上具有自適應(yīng)偏置電路和光電二極管連接的方框圖。內(nèi)部晶體管 Q3 用于測(cè)量輸入電流,而 IBIAS 電路產(chǎn)生的輸出電流約為 I1 引腳輸入電流的 1.14 倍(典型值)。IBIAS 引腳連接到光電二極管陰極,RBIAS 電阻器與光電二極管陰極和 VCM 并聯(lián)連接。
使用 IBIAS 電路時(shí),輸入電流流經(jīng)光電二極管的精度是 1.0 倍,其余的 0.143 倍輸入電流流經(jīng) RBIAS。此配置在 RBIAS 電阻兩端建立偏置電壓。光電二極管陽(yáng)極連接到 I1 輸入,并保持在恒定的 VCM 電壓上。陰極電壓實(shí)際上會(huì)上升 0.143 × RBIAS × I1,從而為光電二極管提供了一個(gè)依賴于電流的反向偏置電壓。為設(shè)計(jì)的光傳感器反向偏置電壓選擇合適的 RBIAS 電阻。
根據(jù)光二極管的最大電流,調(diào)整 RBIAS 電阻以確保正電源 (VS+) 有 1V 的余量。此外,為了穩(wěn)定性,需要在 IBIAS 和接地之間放置一個(gè) CCOMP 電容,建議值為 22pF。
例如,考慮 圖 3-1 電路的情況,其中 LOG200 用于支持一個(gè)光二極管應(yīng)用,IPD 電流范圍為 20nA 到 2.5mA,VCM 設(shè)置為 +2.5V,同時(shí) LOG200 由單極性 5V 電源供電。
方程式 1 提供了通過(guò) RBIAS 的最大可能偏置電壓:
方程式 2 提供了最大可能 IBIAS 電流:
方程式 3 求解了最大可能 RBIAS 電阻:
方程式 4 計(jì)算允許 10% 誤差的最大 RBIAS 電阻:
表 3-1 展示了作為 IPD_MAX 函數(shù)的計(jì)算結(jié)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 |
圖 3-1 顯示了當(dāng) IPD = 2.5mA 時(shí),RBIAS 兩端的典型 VBIAS 電壓。