光电二极管?光电二极管电路设计

作者:小菜 更新时间:2023-03-03 点击数:
简介:光电二极管(光电二极管电路设计)之一,光电效应光照射半导体材料,释放电子空空穴对,产生电流。

在PN结上施加反

【菜科解读】

光电二极管(光电二极管电路设计)

之一,光电效应

光照射半导体材料,释放电子空空穴对,产生电流。

在PN结上施加反向偏置电压,可以扩大耗尽区,使更多的半导体材料成为载流子加速区。

而是会增加暗电流的存在。

光电流为:

r是通量响应率,φ e是辐射通量的幂。

1.1光导模式

在光电导模式下,有一个施加的偏置电压。

在电路中测量的电流代表由设备接收的照明;测得的输出电流与输入光功率成正比。

外加偏压使耗尽区宽度增加,响应度增加,结电容减小,响应度趋于直线。

在这些条件下,很容易产生较大的暗电流,但可以选择光电二极管的材料来限制其尺寸。

1.2光伏模式

在光伏模式下,光电二极管零偏置。

器件的电流被限制以形成电压。

这种操作模式利用了光伏效应。

在光伏模式下工作时,暗电流最小。

二、等效电路

图1等效电路

电流ip代表光电二极管信号,二极管再现正向偏置状态的电压条件。

RD表示二极管的暗电阻,即零偏置时的结电阻。

对于大多数应用,暗电阻的阻值很大,流过的电流很小,可以忽略不计。

寄生电容CD将对大多数光电二极管应用产生深远影响。

由电容引起的稳定性、带宽和噪声优化将在后面讨论。

图2等效简化电路

由于暗电阻的影响很小,简化的模拟电路忽略了暗电阻。

因为通常的特性曲线测量属于低频区,电容CD也忽略不计。

利用这个模型,我们可以得到特性曲线。

图3特性曲线

在光伏模式下,即偏压为零的模式下。

负载接通后,部分光电流流过二极管产生电压ed。

流经二极管的电流由二极管的电流方程获得:

流经负载的电流从图1中获得:

ID是二极管的反向饱和电流,也可以称为光电二极管的暗电流。

Vt是半导体的热电压,vt = kt/q. K:玻尔兹曼常数1.38*10-23J/K,T:热力学温度,Q:电子电荷

IL是非线性的,如果你想降低这种非线性的比例,只能让它变小,那么你只能让RL+RS变小,那么RL为0;因此,当输出短路时,线性度更佳。

第三,带宽和稳定性

3.1初步知识

在讲带宽和稳定性之前,为了跟上陈骁的思路,我们先来了解或回顾一下传递函数、波特图、反馈等概念。

传递函数

在线性时不变系统初始状态为零的情况下,系统输出拉普拉斯变换与系统输入拉普拉斯变换之比就是传递函数。

零极点表示为:

P1:波兰

ωz1:零点

波特图

振幅的频率响应是电压增益变化和频率变化之间的关系。

这种关系可以通过波特图上以分贝(dB)表示的电压增益比频率(Hz)曲线来描述。

图4波特图

其中包括:

(1)减速(Deceleration)-频率增加x10或减少x1/10,

10Hz到100 Hz是十年;

(2)倍频程(octave)——频率增加x2或减少x1/2,从10Hz到20 Hz为一个倍频程;

(3)20dB/十倍频程= 6dB/八度;

3.1.3示例

图5 RC低通滤波器

(1)通过复阻抗方法获得的传递函数为:

根据传递函数,电路有一个单极:

也就是

(2)振幅频率特性

当S=ωj时,根据复模量的计算:

ω=ω1=0.1/RC时20LG(aω)= 0dB;

当ω=ω2=1/RC时,20LG(Aω)=-3dB;

ω=ω3=10/RC时20LG(aω)=-20dB;

通过上面的分析计算,可以得出-3dB/十倍频程的变化发生在ω1到ω2,而-20dB/十倍频程的变化发生在ω2到ω3,也就是说ω2的幅度滚降,也就是教材上的截止频率点。

从之一步可以看出,极点也发生在这一点。

(2)相频特性

根据复溶液相可以得到:

当ω=ω1=0.1/RC时,相位为0;

当ω=ω2=1/RC时,相位为-45°;

当ω=ω3=∞时,相位为-90°;

通过以上分析计算,极点在频率上有-45°的相移。

相位极点两侧的-45°/十进制斜率变为0°和-90°。

根据(2)和(3),波特图如下:

图6 RC低通滤波器的波特图

3.1.4反馈

在放大电路中,输出的一部分或全部通过一定的电路形式反馈到输入端,然后与输入信号叠加后送到放大器,这就是所谓的反馈。

图7放大器增益模型

基本参数公式:

(1)开环放大:

(2)反馈系数:

(3)净投入:

(4)闭环放大:

电路稳定性标准

判断电路是否稳定,首先要知道电路不稳定和振荡的条件。

根据教科书,我们知道振荡的条件是:

(1)振幅平衡的条件

βAol≥1,其中βAol>1为振荡条件,βAol=1为维持条件。

(2)相平衡条件

φ=2nπ,即正反馈。

稳定性的标准是:

在fcl频率下,当Aolβ= 1 (0dB)时,相移为:

所需的相位裕度(与+/-180°相移的距离)≥ 45。

在运算放大器电路中,相位和频率的分析对我们来说是比较麻烦的。

如果只分析稳定性,可以在Aol曲线上画一条1/β曲线(数据手册中有),有一种简单的一阶稳定性校核方法叫做“关闭速度”。

这个关闭速度稳定性检查定义为fcl上1/β曲线和Aol曲线的“关闭速度”(此时环路增益为0dB)。

40db/十进制的关闭速度意味着不稳定。

3.2带宽和稳定性

图8光电二极管(TIA)基本放大器电路模型

根据图8,CIN=Cj+CD+CCM。

则1/β的传递函数为:

(1)无反馈电容的传递函数CF

(2)带反馈电容CF的传递函数

没有反馈电容时,电路中存在零fz=1/2πRF CIN。

当CIN足够大时,波特图如下:

图9无反馈电容时的波特图

从波特图可以看出,闭合率为-40dB/十进制的电路是不稳定的。

有反馈电容,电路有零点。

有一根杆子。

只要保证fp≤f0(零点的相交频率点),就可以实现相位补偿,电路的闭合率可以是-20dB/ decade,从而保证电路的稳定性。

如下图:

图10带反馈电容的波特图

想知道f0的大小,只有推导出整个电路的传递函数才能知道。

这里借鉴德州仪器的公式。

从上面的描述可以看出,fp≤f0,所以

(来自ADI)。

因为fp≥fs(信号频率),所以

这两个公式是工程师在早期设计时用来确定参数的,调试电路需要微调,因为不同的PCB布局会导致不同的分布电容。

如果fc处的峰值增益为1+CIN/CF,则闭环带宽为:

电路要稳定,要求fc≥fp。

因此

也就是

四。

噪声分析

4.1在分析电路的噪声之前,我们要知道运算放大器电路的噪声,包括电压噪声、电流噪声和电阻的热噪声。

(1)电压噪声

包括宽带电压噪声和1/f电压噪声。

宽带电压噪声:

BWn:噪声带宽fcKn,fc=GBP/G(增益),会用GBP规范来写。

电路顺序

(=knot)海里

一个

1.57

2

1.22

1.16

1.13

1.12

Eb:从规范中的电压噪声密度曲线读取。

1/f(0.1~10Hz)电压噪声:

Efnorm:归一化1/f电压噪声至1Hz

Eat_f:从规范中的电压噪声密度曲线读取;

f:1Hz;

飞行高度:0.1赫兹.

的总电压噪声为:

(2)电流噪声

Ib:会给出规格的。

(3)电阻的热噪声

k:玻尔兹曼常数1.38 * 10-23J/k;

t:开尔文温度(273K+℃)

Req:等效电阻。

(4)总输入噪声(RTI RMS)

(5)输出噪声(RTO RMS)

(6)估算RTO的峰峰值噪声

根据正态分布函数:

4.2图8的噪声分析

电流运算放大器的电流噪声密度很小,我们基本可以忽略不计。

图11噪声主导区域

从上图可以看出,光电二极管放大电路的反馈电阻一般在100K左右,所以电阻区间是占优势的区域。

则电路的信噪比为:

因此,只要噪声在电阻主导的区域,提高Rf就可以提高电路的信噪比。

4.3外部噪音

外部噪声主要表现为静电耦合,属于共模信号。

如果你想消除共模信号,你应该让运算放大器差分使用。

如下图:

图12差分输入电路

当R1=R2时,偏置电流可以消除。

因为运算放大器的内部是对称的,所以运算放大器输入端的偏置电流IB-=IB+,因此:

动词 (verb的缩写)摘要

经过以上分析,最终得到以下电路:

图13最终设计电路

#p#分页标题#e#

C1、C2、R1和R2是EMC的保留地。

应该指出,C1和C2不能太大。

R1和R2的电阻值应尽可能为0 ω。

Cc用于滤除Rc的热噪声。

为了给运放足够的动态范围,因为即使运放是轨到轨,也不能保证完全输出到轨。

增加Vref是为了让运算放大器远离负轨,减少误差。

从上面的分析,我们应该对运算放大器相关的电路有一定的了解。

不同的电路分析方法是相似的。

虽然我们不能用数学的方法展示电路的所有特征,但关键点很容易推导和分析。

有了数学表达式,我们可以清楚地看到电路的一些特性,帮助我们提高电路的性能和可靠性。

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今年,猪肉价格上涨的速度和牛肉一样快。

仔细算了一下,还是买牛肉好。

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今天,我想和大家分享一道简单又美味的土豆炖牛肉。

隔壁的小屁孩敲门问我做的什么这么香。

他在阳台上闻起来很香。

哈哈,看看是怎么做的吧。

就几步。

哦,不要走开,往下看。

之一步准备好一块五花肉500g,八角3个,冰糖5个,大蒜2个,干辣椒3个,土豆一个,洋葱半个,番茄一个。

第二步:将牛肉切成四方块,放在盘子里备用。

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第三步:将切好的牛肉放入水锅中煮五分钟,撇去泡沫水,捞起备用。

优资源网第四步:炒锅炒牛肉,加入八角,干辣椒,蒜,冰糖,一勺辽优优资源网酒,一勺盐,一勺生抽,一勺老抽,把切好的西红柿倒出来炒变色变味。

第五步:将炒好的牛肉铲入砂锅,加入足量的水炖15分钟,然后倒入切好的土豆和洋葱,盖上锅盖再炖15分钟。

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炖牛肉就是这么简单。

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软烂土豆配牛肉的入口,满满的都是软软的香味。

你学会了吗?喜欢的朋友也可以做一个,健康美味,营养全家。

温馨提示:之一,牛肉和橄榄是相互兼容的,一起吃会引起身体不适。

韭菜不能和牛肉一起吃。

牛肉虽然好吃又有营养,但还是有人宁愿少吃。

比如肾炎患者、小孩、消化能力弱、高脂肪高胆固醇的人就不要多吃。

系统自动关机?win10系统自动关机

  今天小编给各位分享系统自动关机(win10系统自动关机),如果能碰巧解决你现在面临的问题,别忘了关注小站,我们一起开始吧!如何解决win7系统自动关机Win7电脑总是自动关机;1.先用一个杀毒软件对其进行全面查杀,看看是否感染了病毒。

如果查出来了,直接杀病毒。

2.检查系统文件是否损坏。

点击开始菜单-附件-命令提示符-以管理员身份运行,然后使用chkdsk命令尝试验证和修复。

3.如果有相关的电脑软件,尽量先直接卸载。

4.如果是驱动问题,可以通过升级驱动来解决。

Win10系统过一会儿会自动关机。

之一,如果自动关机后还能正常开机,那么这种情况属于系统的自我保护功能。

当电脑过载或遇到其他损坏CPU或系统的情况时,中毒,CPU利用率往往是100%,等等。

为了保护CPU不受损坏,系统会自动关闭电源。

优化系统。

第二,散热不好。

一般电脑长时间运行,导致CPU过热或过载。

灰尘过多和风扇运转异常会导致CPU散热不良和过热,从而触发自动断电保护功能。

如果是这种情况,就要清洗笔记本风扇和散热器了。

三是外接设备导致自动断电,新安装的硬件设备,如外接摄像头、打印机、升级内存等被移除;第四,笔记本本身有问题,需要具体检测。

设置win10系统长时间后自动关机。

同时,按Windows+R启动运行命令窗口。

命令:关闭-s -t 3600。

此命令将在1小时后关闭。

其中shutdown是命令,-s表示关机,-t 3600表示3600秒即一小时后关机。

如果需要更长时间,就乘以3600倍。

2.执行上述命令后,1小时后会提示您关闭电脑。

3.如果想中途取消自动关机,还需要同时按下Windows+R键,输入命令“shutdown -a”来取消关机计划。

4.执行上述命令后,系统会提示关机计划已取消。

这是win10设置自动关机的所有操作。

系统安装后,电脑会自动关机。

使用“磁盘扫描程序”找到系统盘。

一般带dos的启动盘都有这个文件。

将您的c盘格式化为fat32,然后运行它来扫描c盘分区,以查看是否有任何坏磁道。

如果有物理坏轨,确定其位置,划分并隐藏它。

这可能是一张坏盘。

你可以找到在windows下扫描的软件,但是磁盘扫描程序是在dos下运行的。

笔记本系统更新后,开机后会自动关机。

1.这个问题应该是win10的不完善造成的。

解决方法是直接关闭系统的快速启动。

以下是一些步骤。

首先,转到控制面板-电源选项。

2.然后进入选择封面的功能。

3.然后单击以更改当前不可用的设置。

4.然后,只要打掉启用快速启动的钩子,就可以解决关机重启的问题。

注意:如果遇到这个问题,可以使用这个设置。

为什么电脑在系统半负荷的情况下会自动关机?系统安装到一半就自动关机应该是硬件出问题了,可能的故障是: 1、内存条问题:只要是内存芯片故障或不兼容引起的; 处理方法:由于是芯片故障,可以通过替换法确认后,直接更换内存条。

2。

主机断电:主要是供电不稳定造成的(可以先测一下市电电压)。

处理方法:更换主机电源。

3.主板问题:主板自动关机的原因有很多,大部分是自己无法处理的。

处理方法:送修或更换。

以上是导致自动关机的常见故障。

不排除其他可能。

建议请专业人士检查保养。

笔记本电脑安装在系统里自动关机怎么办?1.如果电脑的CPU或者其他一些硬件,比如显卡、内存条过热,甚至主板烧坏,系统会自动采取保护措施,关闭电脑。

在这种情况下,笔记本的机身会产生大量的热量。

你可以用手摸摸看是不是真的。

这种情况只能去维修部维修或者买新电脑。

2.运行错误的软件或程序,系统不兼容,卡片机甚至强行关机。

要解决这种情况,你需要删除之前打开的软件和程序,仅此而已。

3.司机的问题。

有些硬件,如显卡,需要正确的驱动程序。

如果没有安装官方驱动,笔记本可能会关机。

4.笔记本开机键有问题,开机键损坏,会自动按下导致笔记本关机。

这种情况可以找维修部维修。

5.使用不稳定的电压也会导致关机。

很多人家里停电可能会用发电机发电,这样的电压极不稳定。

以上内容就是为大家分享的系统自动关机(win10系统自动关机)相关知识,希望对您有所帮助,如果还想搜索其他问题,请收藏本网站或点击搜索更多问题。

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