Giới thiệu về các thiết bị nhận dạng ảnh chụp

Một bộ khuếch đại điện cực (TIA) là khối cơ bản để chuyển đổi các thông tin ra hiện thời của một bức ảnh thành một tín hiệu điện áp có thể sử dụng. Mạch này cho phép đo lường chính xác năng lượng quang học từ các ứng dụng điện tử có tính năng quang học khác nhau, từ các ứng dụng điện tử và LIDAR sang các thiết kế thiết kế thiết kế thiết kế thiết kế thiết kế thiết kế thiết kế và xem xét các bước tiến.

Name

Ảnh chụp tạo ra cường độ tương ứng hiện tại với sự cố ánh sáng. Trong chế độ ảnh có tính năng đảo ngược (với khuynh hướng ngược), ảnh chụp ban đầu cung cấp phản ứng nhanh hơn và tính năng co dãn thấp hơn, trong khi trong chế độ quang hợp (không có xu hướng) nó giảm thiểu dòng điện tối. Ảnh chụp thường xuyên từ nanô- ampers đến m2. Một bộ khuếch đại chuẩn không thể trực tiếp xử lý kết xuất hiện này; thay vào đó, một bộ phóng đại chuyển hóa dùng ảnh như là dữ liệu nhập và tạo ra một kết quả [FL: 0] kết quả điện áp [FL]. [FL], nơi mà sự liên kết xuất [FL] này [FL], T], L: [F], Bản thiết kế [F], Bản đồ tần xuất [F].].].

Những điều cơ bản về sự chuyển hóa

Một bộ khuếch đại hoạt động được cấu hình với bộ phản hồi (R[FLT: 0], dạng đầu vào cơ bản ) [FLT: 1], từ đầu ra mở rộng đến đầu vào không đảo chiều, với ảnh được kết nối giữa đầu vào và mặt đất đảo ngược (hay điện áp định kiến), tạo ra TIA. Đầu vào không có định hướng thường là dựa vào hay định kiến. Các lực mở rộng của ống kính sẽ thu được dữ liệu nhập vào mặt đất, vì vậy tất cả ảnh đều chảy qua [FL] [FL] [FL] [Ff], T], kết xuất thông tin đầu ra thông thường hoặc thông tin phản hồi. Phản hồi mở rộng của hệ thống phụ, nhưng cũng phải có thể phản hồi ứng ứng ứng ứng ứng ứng ứng ứng ứng ứng ứng ứng ứng ứng ứng ứng ứng ứng ứng ứng ứng lại thực tế [FT] thực tế: [FC].C]

Tham số hiệu suất khóa

Phản ứng của băng thông và tần số

TIA bandwidth bị giới hạn bởi các kết quả đầu vào của op-pamp's + paracitance. Các cực nổi bật được đặt bởi R [FLTT: 1] và tổng số các kết quả, trong một băng thông mở rộng [FWWWWWWWWW/] [FWWWWWWW] [FWT] [FWT], TT] [FL: 1 trong khi viết tắt], có thể ghi đè lên dòng lệnh thấp hơn [FWT] [FWT] [FL] [FL], [FL] [FL], Bản ghi chú cuối cùng: 1 trong tập tin ghi chú cuối].

Phân tích nhiễu

Nguồn nhiễu trong một iA bao gồm tiếng ồn nhiệt từ Rf ) , bắn tiếng ồn từ tần số tối và tín hiệu hiện tại, và điện áp của op-amp và tiếng ồn hiện thời. Âm thanh xuất ra tổng là tiếng động chủ- sum- vuông của những đóng góp này. Phản hồi này chiếm ưu thế tần số thấp nhưng có thể được giảm bằng cách dùng lực kháng cự thấp (với chi phí thấp hơn). Âm thanh điện áp được phóng đại bởi âm thanh di động tối đa (FL: 1. FL: [FW][F][F] [FF], FF], v. d. d.: [F5] Thông tin tăng cường độ cao: [F5], tần số âm thanh thấp hơn cho âm thanh của mạng điện áp, giảm].

Bù đắp tính bền

Không có bù đắp, TIA có thể dao động song song với R [FT] [FT:] [FT] [FT: fT] [FT] [FTTTT] [FTTTT] [FTTTTTT] [FTTTT]] [FTTTTTTT:] giới thiệu số không có trục, chuyển tiếp theo. Giá trị tối ưu thường được chọn để không bằng số hình học và tổ hợp nhất [FT] [FT] [FT] [FT] [FT] [phụ đề [FT] [FT] [FT] [FT] [FT] [phụ đề] [FT]:] [FT] [t]:] [phụ đề] [F]:] [FT] [FT] [t]]] [phụ]:] [phụ đề [phụ]:]:] [phụ đề [F:]:]:]:]]] [F:]] [FT]]]] [phụ đề [T]]

Chọn thành phần

Chọn Op-Amp

Chọn bộ khuếch đại hoạt động đúng là quan trọng. Đặc tả đặc điểm chính bao gồm:

  • [FLT: 0] Dòng nước thành kiến input: phải nhỏ hơn nhiều so với ảnh tối thiểu hiện thời để tránh lỗi bù đắp. JFET hoặc CMOS bước nhập cung cấp dòng chảy phụ thuộc vào femtoampere.
  • Sản phẩm băng thông dành cho người dùng: nên là ít nhất 10 lần so với băng tần TIA mong muốn cho hoạt động ổn định.
  • Tính năng đầu vào thấp ) Tính trung bình thấp giảm hoàn toàn C [FLT:] trong và cải thiện băng thông.
  • Voltage và tiếng ồn hiện tại: Những hang động thấp (v. g., 1 nV/Gz và 1 fA/GHz) giảm thiểu nhiễu xuất ra.
  • Tốc độ [FLT: 1] đủ cho việc thay đổi kết xuất tối đa theo tần số cần thiết.

Các ống kính mở rộng cho thiết kế TIA bao gồm OPA847 (tiếng thấp, băng rộng), OPA656 (JFET đầu vào), ADA4817 (tiếng thấp, tốc độ cao), và LTC268 (tọa độ cao, dòng điện thấp.)

Phản hồi và giá trị đối xứng

Phản ứng f [FLT:] [FT:4] [FLT:] [FLT:] [FTT:] [FLT:] [FTTT] [FTTT] [FTTT] [FTTTTT]] [FTTTTTTTT:] [FTTTTTTT]] [FTKKK [FTTTTT]] [FTTTTTTTTTTTTTTT]] [FKKKKKKKKKKKTTKTKK [FTTTTTTTTTTTTTT]] [FTTTTTTTTTTTTTTTTTKKKKKKKKKK] [FTTTKKKKKKKTTT] [FFFFTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTKKKKKK

Cấu hình iIA cấp cao

Để phát hiện ra ảnh chụp nhanh chóng (v. d., 1 Gbps quang học đơn giản), một thiết kế iIA đơn giản có thể không đủ. Các thiết kế khác nhau iA sử dụng hai kính hiển thị thời gian để từ chối nhiễu nhiễu nhiễu phổ biến và tăng cường tín hiệu. Một phương pháp khác sử dụng mã hạt được kiểm duyệt (RC) để giảm hiệu quả kết nối đầu vào, cải tiến băng thông qua các nhiễu cao hơn. Các mạch TIA từ nhà sản xuất như Maxim, Analog ition, hoặc Texas Insition cho các giải pháp cụ thể. Hơn nữa, có thể là một định hướng ảnh có thể được tăng thành kiến để giảm hiệu ứng ảnh và giảm hiệu ứng độ cao.

Gương thiết kế thiết kế thiết thực

Xem xét một thiết kế cho bộ nhận quang học có độ nhạy thấp được dùng trong bộ nhận diện ánh sáng chung quanh. Ảnh chụp (v. d., BPW21R) có độ nhạy của 0,6 A/W tại 550 nm và một sự đồng bộ 70 pF tại 0 độ thiên vị V. Ảnh tối đa được mong đợi là 1. 67 (giá trị tương ứng với 1.67W). Độ mạnh quang học mong muốn là 3 V để giao diện với một vi điều khiển AD.

Step 1: Determine Rf
Rf = 3 V / 1 µA = 3 MΩ. This high value limits bandwidth but is acceptable for a slow (<100 Hz) sensor.

Chọn Op-Amp )
)
[FLT:] [FLT: 2] [FB:] a thấp-bias- bis- ERT op-am như OPA145 (I [FLT:] [FLT:] [FLT:] [FB:], GW = 5.5 MHz] là thích hợp. Nó là tiếng ồn điện áp (7 n n/ nz) và tiếng ồn hiện tại (0. fA/H] được chấp nhận cho mức độ này.

[FLT:] [FT:4] = photodiode Cocitance [70 pF] + pFFF] + 4 pFF) + is harm [5] P5] P5FE]. Hãy dùng luật C[FL:5] [L: n: photoL= 70 [FFFFFFFF] [L= khả năng in tắt]; 6 [K]; 2.

Trình kiểm tra ) ) [[FLT:]
[FLT: 2], [FLT: 5] [FB dB dWwidth [FLT:] [FLT: 3] [FLT:] [FLT: 3] [FTT:] [FT:] [FT:] [FT: 3] [FLTT:4]] [LT: 1 [LT:]] [LT:]] [LT: 3 [L:]]]] [LT: 2 [LT:]]]] [ [ [L: 3 [L:]]]]] [ [ [LLLLLL: 1 [ [ [LLLL:]]]]]] [ [ [ [LLL:]]]]]] [ [ [LLLLLLLL:]]]]]] [ [ [ [

Thiết kế này cung cấp một TIA có độ đo ánh sáng thấp, ổn định. Để giảm tốc độ, giảm R [FLT: 0] và sử dụng một ảnh chụp thấp hơn.

Lời khuyên giả lập và thử thách

Trước khi xây dựng một mẫu thử nghiệm, hãy mô phỏng mạch điện đa chiều bằng cách sử dụng mô hình SPICE chi tiết của op- plap và photodiode đã chọn (bao gồm sự đầu ra và sự kháng cự từ xa). Kiểm tra độ phản ứng tần số đóng để đạt đỉnh (không đủ tiêu chuẩn). Trong khi thử nghiệm vật lý, hãy dùng lá chắn để giảm thiểu nhiễu bên ngoài. Hãy dùng một nguồn lực sạch với độ nhạy (v. d. V[FLT: 0] v. [FLT: 1] v. v. v. v. v. khả năng đo âm thanh xuất ra với kết xuất với kết xuất hay với thiết bị ngắt kết nối hay với tên người dùng. v. d. d.: khả năng hỗ trợ hỗ trợ hỗ trợ hỗ trợ tính năng hỗ trợ tính năng hỗ trợ tính năng phụ.:

Tài nguyên bên ngoài

Để đọc thêm, hãy tham khảo những ghi chú có thẩm quyền về ứng dụng này:

Kết luận

Thiết kế một bộ khuếch đại sóng quang phổ để phát hiện ra tín hiệu photodiode đòi hỏi sự cân bằng về sự đạt được, băng thông, tiếng ồn và ổn định thông qua thành phần và bồi thường cẩn thận. Bằng cách hiểu các tính năng của photodiode, các giới hạn của op-amde, và tác động của mạng phản hồi, các kỹ sư có thể tạo mạch đáng tin cậy cho cả đo ánh sáng thấp DC và tầm nhìn cao của quang học. Mô phỏng và prot số bước cần thiết để kiểm tra hiệu suất và đảm bảo các thiết kế đáp ứng các yêu cầu đặc trưng ứng ứng ứng ứng ứng ứng dụng.