цифровая электроника
вычислительная техника
встраиваемые системы

 
» » Светочувствительные интегральные схемы: что это и какие они бывают


Светочувствительные интегральные схемы: что это и какие они бывают

Автор: Mike(admin) от 19-02-2021, 23:55

Краткий вывод из предыдущей статьи о фототранзисторах следующий: если скорость или линейность являются важными характеристиками в вашем приложении, вы, вероятно, предпочтете фотодиод вместо фототранзистора. Если скорость и линейность не особенно важны, а внутреннее усиление фототранзистора позволяет добиться значительного снижения стоимости, сложности или места на плате, вам следует подумать о фототранзисторе.


Однако оказывается, что это не решение «или-или». Есть третий вариант. Эта группа компонентов называется «светочувствительными интегральными схемами». Когда используют этот термин, в первую очередь имею в виду устройства, которые компания Hamamatsu называет «фотоинтерфейсными диодами», но это также включает в себя любой другой компонент, который объединяет фотодиод и усилитель в одном корпусе.


О первом типе светочувствительных интегральных схем, сочетающих в себе фотодиод и трансимпедансный усилитель, мало что можно сказать. В наш век чрезвычайно сложных ИС со смешанными сигналами неудивительно, что инженеры придумали способ объединить фотодиод и трансимпедансный усилитель (TIA) в один компонент.


Лучший способ узнать об этих компонентах – прочитать техническую документацию на те компоненты, которые вам нравятся. Например, OPT301 от Texas Instruments имеет коэффициент усиления TIA 120 дБ, полосу пропускания 4 кГц и фотодиод с режимом нулевого смещения, чувствительный к видимому, УФ и инфракрасному свету.


OPT301

Микросхема MLX75305 от Melexis, представленная на следующем изображении, похоже, использует режим фотопроводимости и включает дополнительную схему вывода.


MLX75305

Примером более экзотической микросхемы в этой категории является ADN3010-11 от Analog Devices. Она имеет германиевый фотодиод, включает в себя ограничительный усилитель в дополнение к трансимпедансному усилителю и предназначен для оптической передачи данных со скоростью до 11,3 Гбит/с.


ADN3010-11

Как упоминалось выше, здесь мы используем терминологию Хамамацу. Фотодиод на основе ИС отличается как от усилителя на основе фототранзистора, так и от компонента с фотодиодом и TIA тем, что он не преобразует фототок в напряжение. На выходе фотодиода на ИС подается ток, и этот ток можно использовать практически так же, как фототок от обычного фотодиода. Разница в том, что ток намного больше, потому что устройство включает усилитель тока с большим коэффициентом усиления. Таким образом, фотодиоды преодолевают основную сложность, связанную с ними (а именно то, что они создают чрезвычайно малые фототоки), не заставляя разработчика переключаться на фототранзистор. На следующей схеме показана внутренняя структура и схемная реализация фотодиода Hamamatsu на ИС.


Светочувствительные интегральные схемы: что это и какие они бывают

Как вы можете видеть на схеме, фотоэлектрический диод дает вам усиление 1300 А/А, а компоненты с более высоким усилением Hamamatsu обеспечивают 30000 А/А. Увеличение амплитуды фототока в 30000 раз значительно упростит работу с выходным сигналом. Еще одним преимуществом фотодиодов на ИС является их способность включать второй фотодиод, который может компенсировать смещения, вносимые чувствительностью к длинам волн в ближней инфракрасной области. Вычитая сигнал, генерируемый фотодиодом, который реагирует только на ближний ИК-диапазон, устройство обеспечивает спектральный отклик, ограниченный в основном видимыми длинами волн.


Светочувствительные интегральные схемы: что это и какие они бывают

Как показано на двух предыдущих рисунках, вам не нужен TIA для генерации сигнала напряжения от выходного тока фотодиода. Усилитель вырабатывает токовый сигнал, который можно эффективно преобразовать в полезный сигнал напряжения с помощью всего лишь резистора. Выходной конденсатор, показанный на схемах (соединенных пунктирными линиями), не является существенным, но рекомендуется как средство подавления нежелательных высокочастотных компонентов в выходном сигнале.




© digitrode.ru


Теги: фотодиод, фототранзистор




Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Комментарии:

Оставить комментарий