激光二極管發射控制的精密方法

在很多應用中，用光來控制過程，重要的是保持恒定的光強度。在一些系統中，用簡單的LED或激光二極管生成光源來提供光照，然而，甚至開始定標過的光源將隨時間衰變。隨著LED表化，其電流/光發射比衰變，光強度將降低。若希望保持工廠設置的發射強度不隨時間變化，則需要控制電路來監控發射和控制提供給光發射器的電流來保持輸出恒定。這種配量的應用包括：用于精密光強度的光量度應用，用于伺膠機械精確光定位和用于光基準的測試設備。圖1示出這種系統的框圖。
充電二極管101
硅光電二極管的結構除P層非常薄外其他與PN結二極管類似。調節P層厚度適合于所檢測的光波長。光電二極管也具有電容，電容與所加反向偏置電壓成正比，其電型值為2_20PF。光電二極管有兩個端：陽板和陰板。二極管可用在正向模式（電流從陽板流向陰板）或反向模式（電流從陰板流向陽板）。當所用光電二極管處于反向模式（陽板負）時，它與給定頻良的光照是嚴格線性關系，這是？利的特性。線性特性使得建造控制電路變得相當容易。
典型設計
圖2示出采用運放的電路，用于分析控制環路。此電路驅動1個PNP晶體管，此晶體管為產生光發射的LED提供電流。光發射照射到光電二極管，光電二極管把光發射轉換為非常小的電流（通常為10μA）。在這種情況下，二極管用在反向模式，所以在無光呈現時，電流為零，但是光電二極管和放大器中的漏電流（也稱之為“暗電流”）是過載。此條件牽引由晶體管基極電阻所限制的電流，開始時晶體管處于飽和狀態。一旦電流開始流經晶體管，叫LED或激光二極管將開始發射光。光電二極管把此部分光轉換為電流，流經RG。隨著電壓趨于VBIAS（在圖2中為地），環路將閉合并保持驅動晶體管的電流來微持LED中的電流以保持恒定光強度（或光電二極管中的電流）。此構成電路DC分析的基礎。圖3為用NS公司LmV2011精密運放實際實現電路。用NS的LM4041-1.2并聯基準產生基準電壓，提供固定的1.225V基準電壓。設置基準中的電流在10μA左右，這是工作電流的中間值。由兩個1%精度電阻器產生VBIAS，其值設置在1V左右。為了計算閉合控制環路中的光電二極管電流，VREF和VBIAS之差除RG。注意，為了此電路工作，VBIAS必須小于VRCF。對于10μA光電二極管電流，RG為0.2