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跨导倒数同步放大使背景照明无效

来源:EDN/作者:Stefano Salvatori and Gennaro Conte?? University Roma Tre?? Rome?? Italy?? 2007年12月14日 ?? 收藏0

  在光谱学中,探测器光柱的正确亮度测量是描述材料的基础。

  光学传感器有重要应用,跨越的领域从消费电子,例如环境光测量和照相机曝光控制,到科学仪器,例如光吸收谱,IR(红外线)温度探测和双色测高温。例如,在光谱学中,探测器光柱的正确亮度测量是材料和设备描述的基础。必须消除任何直流或低频背景光引起的影响。为增加SNR(信噪比),可以使用窄带、相敏或锁存探测技术来断路或其他已调制探测器光源。

  在本设计方案中,光断路的参考信号以方波频率fCHOP,调制基于运放反向放大器的增益(图1)。放大器输入为电压信号,与光敏二极管产生的光电流信号成比例。调制光柱以断路器同样的频率照射光敏二极管。像这样,因为增益和输入是同样频率,低通放大器容易探测到的直流器件,呈现放大器输出。

光断路的参考信号以方波频率fCHOP

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  运算放大器A1A和A1B将光产生的电流转换为电压,包括仅有的交流器件。根据所测的光量级改变R1的值。忽略A1A的输入电容,C1的值主要根据输入光敏二极管的终端电容,选择的值必须确保跨导倒数电路的稳定性(参考文献1)。

  系统核心放大器A1C,包括光敏电阻RPR,代表决定部分增益的反馈元件。RP

R

值依靠D1发出的光。电压电流转换器A2B驱动D1。转换器通过A2A和A3具有固定电压VB和ΔV信号。A2A决定RPR的直流值,然而A2B和ΔRPR以参考信号相同的频率改变。A3 Schmitt触发器将参考信号的所有TTL/CMOS电平转换成平稳的±4.6V方波,削弱到±0.5V产生约1.8mA p-p的LED电流变化。对光敏电阻RPR和LED元件,Silonex CdS(硫化镉)NSL-19M51单元与红色LED和黑盒子内的其它元件结合,确保光耦中缺少背景光。

  为校准电路,首先断开或使输入光敏二极管变暗,以便A1A转换非交流信号。然后,转换S1到“测量”位置,并调整RT2到涉及输出电压的所有无效的电压偏置。当A1B缓冲器产生已知的约300mV测试电压和S1处于校准位置时,调整RT1到0V固定输出电压。这种情况下,VB电压能设置为RPR/RC=RA/RB的条件。

  英文原文:

  Transimpedance synchronous amplification nulls out background illumination

  In optical spectroscopy a correct intensity measurement of the probe beam is fundamental during material characterization.

  Stefano Salvatori and Gennaro Conte, University Roma Tre, Rome, Italy; Edited by Charles H Small and Fran Granville -- EDN, 12/3/2007

  Light sensors find use in a host of important applications, spanning from consumer electronics, such as ambient-light measurements and exposure control for cameras, to scientific instruments, such as optical-absorption spectroscopy, IR (infrared) detection for thermography, and two-color pyrometry. For example, in optical spectroscopy, a correct intensity measurement of the probe beam is fundamental during material and device characterization. You must eliminate any influence that dc or very-low-frequency background light induces. Also, to increase the SNR (signal-to-noise ratio), you can apply narrowband, phase-sensitive, or lock-in detection techniques to mechanically chopped or otherwise modulated probe-light sources.


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