激光二極管發射的精密控制方法
摘要:如果要始終保持出廠時設置的發射能量,就需要一個控制電路來監控發射,并控制供應至光發射器的電流,以保持輸出恒定。這樣的配置可應用于光度測定中,以獲得精確的亮度;亦可用在控制應用中,以進行伺服裝置的精確光學定位;還可用在測試設備中,用于光學參考。
在許多利用光來控制一個過程的應用中,保持恒定的亮度是很重要的。在一些系統中,使用一個簡單的 LED 或激光二極管來產生光源,以提供照明,但是,即使進行了初始校準,光源仍會隨著時間而退化。隨著 LED 老化,其“電流對光”發射比率會降低,亮度也會下降。如果要始終保持出廠時設置的發射能量,就需要一個控制電路來監控發射,并控制供應至光發射器的電流,以保持輸出恒定。這樣的配置可應用于光度測定中,以獲得精確的亮度;亦可用在控制應用中,以進行伺服裝置的精確光學定位;還可用在測試設備中,用于光學參考。圖 1 是此類系統的一個框圖。
圖1常規系統示意圖光電二極管 101
硅光電二極管的構造方式與 PN 結二極管的構造方式相似,不過 P 層很?
層的厚度是根據待檢測光波長來調節的。光電二極管也具有電容,這同非光電二極管一樣,該電容與光電二極管上施加的反向偏置電壓成正比。典型值的變化范圍為 2-20 pF。 光電二極管具有兩個端子--陰極與陽極。
光電二極管可用于正向模式(電流從陽極流向陰極)或反向模式(電流從陰極流向陽極)。當在反向模式中使用光電二極管時(陽極為負),與既定頻率的照度成高度線性關系,這是一個好處。因為當成線性關系時,構建控制電路會容易很多。
原型設計
獠淮嬖謔保�詮獾綞™極管中只有漏電流(也稱為“暗電流”),同時放大器會變成過載。該狀況從初始狀態為飽和的晶體管底部抽取由電阻器限制的電流。
一旦電流開始流經晶體管,LED 或激光二極管將開始發光。光電二極管將一部分光轉換成電流,這部分電流流經 RG。隨著電流增加,RG 上形成的電壓降也隨之增加。當該電壓接近 VBIAS(在圖 2 中為地)時,環路將關閉并對晶體管維持正確的驅動,以維持 LED 中的電流,從而保持一個恒定的亮度級(或光電二極管中的電流)。這就形成電路直流分析的基?
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圖2 原型控制電路結語
如果擁有如上所示的簡單運算放大器,為許多不同應用設備創造一個精確的亮度就變得容易了。即使當光發射器老化時,控制環路通過調節 LED 中的電流,也能維持一個恒定的亮度。