遠程光傳感電路設計研究

如何用一種能夠遠程或者通過一個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。

　　利用一個大寄生電容或者在較遠距離，通過光電二極管實施光傳感時，放大器輸入具有較大的輸入電容。這種電容增加會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。

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

　　圖1 脫離跨阻抗設計問題的自舉二極管電容和線纜電容

　　進行這種電路設計時，A2放大器類型的選擇可以稍微放寬一些。只有四個性能規范較為重要。這些設計原則包括選擇一個低輸入電容、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、線纜電容和光電二極管寄生電容三者的和。一個較好的原則是CA2 (CA1 + CCA +CPD)，其中，CA1和CA2為其輸入差動與共模電容的和。

　　使用這種設計，您可以把一種噪聲問題(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纜/二極管電容后降低。您可以通過選擇比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系等于A2-BW >> A1-BW。您在平衡CF 和A2 輸入電容時，這種電路要求穩定優化。