激光二極管發(fā)射的精密控制方法
摘要:如果要始終保持出廠時設(shè)置的發(fā)射能量,就需要一個控制電路來監(jiān)控發(fā)射,并控制供應(yīng)至光發(fā)射器的電流,以保持輸出恒定。這樣的配置可應(yīng)用于光度測定中,以獲得精確的亮度;亦可用在控制應(yīng)用中,以進行伺服裝置的精確光學(xué)定位;還可用在測試設(shè)備中,用于光學(xué)參考。
在許多利用光來控制一個過程的應(yīng)用中,保持恒定的亮度是很重要的。在一些系統(tǒng)中,使用一個簡單的 LED 或激光二極管來產(chǎn)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(fā)射比率會降低,亮度也會下降。如果要始終保持出廠時設(shè)置的發(fā)射能量,就需要一個控制電路來監(jiān)控發(fā)射,并控制供應(yīng)至光發(fā)射器的電流,以保持輸出恒定。這樣的配置可應(yīng)用于光度測定中,以獲得精確的亮度;亦可用在控制應(yīng)用中,以進行伺服裝置的精確光學(xué)定位;還可用在測試設(shè)備中,用于光學(xué)參考。圖 1 是此類系統(tǒng)的一個框圖。
圖1常規(guī)系統(tǒng)示意圖光電二極管 101
硅光電二極管的構(gòu)造方式與 PN 結(jié)二極管的構(gòu)造方式相似,不過 P 層很?
層的厚度是根據(jù)待檢測光波長來調(diào)節(jié)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(guān)系,這是一個好處。因為當成線性關(guān)系時,構(gòu)建控制電路會容易很多。
原型設(shè)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(tài)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(jīng)晶體管,LED 或激光二極管將開始發(fā)光。光電二極管將一部分光轉(zhuǎn)換成電流,這部分電流流經(jīng) 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(huán)路將關(guān)閉并對晶體管維持正確的驅(qū)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?
?
圖2 原型控制電路結(jié)語
如果擁有如上所示的簡單運算放大器,為許多不同應(yīng)用設(shè)備創(chuàng)造一個精確的亮度就變得容易了。即使當光發(fā)射器老化時,控制環(huán)路通過調(diào)節(jié) LED 中的電流,也能維持一個恒定的亮度。