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摘要: 电路图简介: 路是一个高速光电二极管信号调理电路,具有暗电流补偿功能。系统转换来自高速硅PIN光电二极管的电流,并驱动20 MSPS模数转换器(ADC)的输入。该器件组合可提供400 nm至1050 nm的频谱敏感度和49 nA的光电流敏感度、91 dB的动态范围以及2 MHz的带宽。
图1所示电路是一个高速光电二极管信号调理电路,具有暗电流补偿功能。系统转换来自高速硅PIN光电二极管的电流,并驱动20 MSPS模数转换器(ADC)的输入。该器件组合可提供400 nm至1050 nm的频谱敏感度和49 nA的光电流敏感度、91 dB的动态范围以及2 MHz的带宽。信号调理电路采用±5 V电源供电,功耗仅为40 mA,适合便携式高速、高分辨率光强度应用,如脉搏血氧仪。
图1. 具有暗电流补偿功能的光电二极管前置放大器系统(原理示意图:未显示所有连接和去耦)
本电路还适合其它应用,如模拟光隔离器。它还能满足需要更高带宽和更低分辨率的应用,如自适应速度控制系统。
本电路笔记讨论图1中所示电路的优化设计步骤,以满足特定带宽应用的要求,这些步骤包括:稳定性计算、噪声分析和器件选择考虑因素。
光电二极管属于高阻抗传感器,用于检测光的强度。它没有内部增益,但相比其它光检测器,可在更高的光级度下工作。
光电二极管工作时采用零偏置(光伏)模式或反向偏置(光导)模式。光伏模式可获得最精确的线性运算,而让二极管工作在光导模式可实现更高的开关速度,但代价是降低线性度。在反向偏置条件下,存在少量的电流(称为暗电流),它们甚至在没有光照度的情况下也会流动。可在运算放大器的同相输入端使用第二个同类光电二极管消除暗电流误差,如图1所示。
有三个因素影响光电二极管的响应时间:
处于光电二极管耗尽区域内载波的充电采集时间
处于光电二极管未耗尽区域内载波的充电采集时间
二极管电路组合的RC时间常数
由于结电容取决于光电二极管的扩散区以及施加的反向偏置,采用扩散区较小的光电二极管并施加较大的反向偏置即可获得更快的上升时间。在 CN-0272电路笔记中,采用 SFH 2701 PIN光电二极管,其结电容典型值为3 pF,0 V偏置下的最大值为5 pF。1 V反向偏置时的典型电容为2 pF,5 V 反向偏置时为1.7 pF。本电路的测量均在5 V反向偏置下进行。
ADV7612 是一款双端口 Xpressview? 225 MHz HDMI® 接收机,可在两个输入端之间实现快速开关。图1显示了使用两个ADV7612作为四路输入快速开关HDMI接收机的电路。
本电路显示了ADV7612的扩展性,在需要四个多路复用HDMI输入的应用中最高可达225 MHz TMDS(1080p60,每通道12位;148.5 MHz LLC像素时钟)或UXGA(1600 &TImes; 1200,每通道10位;162 MHz LLC像素时钟)。对此应用而言这是一种经济的解决方案,工作温度范围为?40°C至+85°C扩展工业温度范围。
ADV7612为双HDMI输入提供接收解决方案。图1显示如何在共享视频和音频总线上并联连接两个ADV7612,从而实现四个HDMI输入的多路复用。同时显示如何在不引起总线冲突的条件下设置I2C通信以及如何在信号源间切换。同时提供软件包,显示如何在HDMI中继器应用中处理通信和验证器件必须以非冲突方式从I2C总线加以控制。该电路的板布局十分关键,应遵循直线原理并使用可控阻抗,以降低反射和交叉耦合风险。
总线输出状态
复位后,ADV7612使引脚P0-P35、HS、VS/FIELD/ALSB、DE、LLC、AP0…AP5、SCLK/INT2和MCLK/INT2 进入三态。这些引脚可通过寄存器TRI_PIX、TRI_SYNCS、TRI_LLC、TRI_AUDIO设置为有效状态。
视频和音频总线载入
每次仅一个ADV7612可访问AV总线;第二器件必须保持三态。假设输出驱动器阻抗(P0…P35)为10 Ω至20 Ω(最高驱动强度)且走线特性阻抗为75 Ω,需要55 Ω至65 Ω的串联电阻以匹配走线的特性阻抗。ADV7612上的三态输出总线驱动器具有20 pF的最大电容。
布局和端接考量
对于本设计,必须确保传输线路得到正确端接且具有可控阻抗。否则,反射(可发生于较长线路上)可对发送的数据产生不利影响。
对于像素线路(P0…P35)、视频同步(VS/FIELD/ALSB、HS、DE)和音频线路(AP0、AP1/I2S_TDM、AP2.。.AP5、 MCLK/INT2、SCLK/INT2)——LLC除外,建议在ADV7612驱动器端使用51 Ω的串联端接电阻,以及特性阻抗为75 Ω的走线。
型号 | 厂商 | 价格 |
---|---|---|
EPCOS | 爱普科斯 | / |
STM32F103RCT6 | ST | ¥461.23 |
STM32F103C8T6 | ST | ¥84 |
STM32F103VET6 | ST | ¥426.57 |
STM32F103RET6 | ST | ¥780.82 |
STM8S003F3P6 | ST | ¥10.62 |
STM32F103VCT6 | ST | ¥275.84 |
STM32F103CBT6 | ST | ¥130.66 |
STM32F030C8T6 | ST | ¥18.11 |
N76E003AT20 | NUVOTON | ¥9.67 |