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yy08 2011-08-22 09:51

光传感器放大器频率特性解析

光电二极管前置放大器的频率特性  \?X'U:  
HAi'0%"  
由于光电二极管的输出电流比较微弱,所以在必需大的输出电压eo时,如果光输出电流ip一定,则应将负载电阻rl变成高电阻。但光电二极管的耦合间电容cd的值为数十pf很大。 ZrA OX'>u9  
=!RlU)w  
所以所获得的频率幅度fb下降为: :$#"; t|  
Lb>UraUvL  
[attachment=35659]   @4Ox$M  
@6roW\'$  
现实中此电路不能使用。 # [0>wEq  
o|v_+<zD!  
[attachment=35660] @zHTKi`  
图1 将光电二极管的光输出电流变换成电压 d&'}~C`~k  
3]iBX`Ni  
因此,作为光传感器用放大器,要扩大其频带,使用图2的op放大器的电流输人型前置放大器电路很常见。如果是这样的电路构成,则通过虚地使电容cd短路,应该能够宽带化。 Yc*Ex-s  
}8W5m(Zq9n  
[attachment=35661] VZ:L K  
图2 测壁由op放大器组成的光传感器放大器的频率特性   >**7ck  
?5>Ep:{+/  
但是,这是op放大器的开环增益无限大时的情况。由于被相位补偿的通常的op放大器其高频域的增益很小,所以实际的输人电阻ri上升为: . >{.!a  
laQM*FLg  
[attachment=35662]   *{y/wgX  
5ecAev^1-  
此上升方式与线圈l的阻抗一频率特性ωl相类似。因此,如果将此和电容cd并联连接,   =nmvG%.hd  
-]?F  
则在电路的频率特性上会产生峰值。此峰值的频率fp为: o$=D`B  
v/Z!Wp1LV  
[attachment=35663]  2bB&/Uumsd  
f0^DsP  
ft是所使用的op放大器的单位增益带域幅度,fc是电路的截断频率。此时的fc为: A;4O,p@   
6S~l gH:  
[attachment=35664] l9%oKJ;  
}h6 N.vz  
例如在ft=1mhz的op放大器上,cd=0.01μf、rl=1ookω时的峰值频率fp变为12.6khz。 ]y3'6!  
{M5[gr%  
whzV7RT  
图3是模拟op放大器的输人端的光电二极管的耦合电容,故意插入并联电容cp时的频率特性。即使在cp=0(仅光电二极管的ci和op放大器的输人电容ci)时,fp为200khz,峰值量在12db以上。  连接cp时,与静电容量相对应fp下降,在cp=0.01μf处下降到fp=15.4khz。 BAq@H8*B  
T =l4Vb{>  
[attachment=35665] V ?10O  
Vko1{$}t  
图3 模拟光电二极管的连接电容cp被附加时的频率特性的变化  光电二极管是具有代表性的光电传感器,被使用于想得到与光量成比例的信号的场合。光电二极管的输出信号,即电流非常微弱.从光电二极管的输出电流上,获得电压的最简单的方法,原理上如图1所示,将光电二极管和负载电阻rl并联连接用eo=ip×rl进行电流一电压的转换。
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