请大虾帮忙分析下这个光电转换电路，谢谢

1万 · 2023-6-8 10:06

本帖最后由 btiger2000 于 2023-6-8 10:07 编辑

下面这个电路，光电管Q1，应该既不是光伏模式，也不是光导模式，这么设计有什么好处？

只看该作者 · 2023-6-8 10:12

恒流驱动?

1万 · 2023-6-8 10:24

那不成了暗电流了？没有光的时候，也有一个恒定电流？

1万 · 2023-6-8 11:16

本帖最后由 xmar 于 2023-6-8 11:21 编辑

假设Vtp1的电压等于2V，有光照Q1，这个电路几乎为跟随器，输出电压也等于Vtp1= 2V；无光照输出截止，电路输出几乎为电源电压+15V。
这个电路可能就是红外遥控接收电路。

1万 · 2023-6-8 11:58

还真不是遥控接收电路，是红外光谱仪的前放电路

只看该作者 · 2023-6-8 12:07

本帖最后由 zlf1208 于 2023-6-8 12:13 编辑

光电二极管的光伏模式和光导模式的区别在于一个是零偏一个是反偏，楼主展示的电路，二极管是反偏的，所以属于光导模式。如果将Q1和R6的位置对调一下，就是标准的光导电路。

另，此电路的输出端有一个10uF的电容，因此这是一个提取光电二极管交流信号的电路，直流信号被滤除。

1万 · 2023-6-8 13:11

本帖最后由 btiger2000 于 2023-6-8 13:29 编辑

输出电压要怎么计算呢？似乎与光电流无关

1万 · 2023-6-8 14:54

本帖最后由 xmar 于 2023-6-9 09:14 编辑

btiger2000 发表于 2023-6-8 13:11
输出电压要怎么计算呢？似乎与光电流无关

设光电二极管光照电阻（变量）为Rq1，TP1处的直流电压为Vtp1，运放同相放大器输出 Vout = Vtp1 (1 + Rq1 / R6) = Vtp1 + Vtp1 * Rq1 / R6. 通过输出10uF电容后，输出：Vout（AC） = Vtp1 *(Rq1 / R6)。因此，这个光电输入放大器的特点是，电路输出与光照成反比关系。光照越强，输出电压越低。

只看该作者 · 2023-6-8 17:32

btiger2000 发表于 2023-6-8 13:11
输出电压要怎么计算呢？似乎与光电流无关

在恒流的情况下，光照会使二极管二端的电压发生变化，犹如太阳能电池。至于为什么要这样使用，我找了半天，没有找到任何相关的文档。目前只知道恒流偏置下，二极管二端的电压与光照是对数关系。

1万 · 2023-6-8 18:27

xmar 发表于 2023-6-8 14:54
设光电二极管光照电阻（变量）为Rq1，TP1处的直流电压为Vtp1，运放同相放大器输出 Vout = Vtp1 (1 + Rq1 / ...

二极管正向导通电压不应该是恒定的么？

只看该作者 · 2023-6-8 18:54

假设二极管的响应度为 0.85 A/W
当入射光为 1uW的时候，二极管的电流是0.85uA
此时1MΩ电阻上的电压是0.85V；输出仍然是高电平。

当输出电流增加，一直到了两个输入端的电压翻转的时候，输出变为负压，而此时二极管会导通，瞬间负端的电压又下去了。。。一直下到二极管刚好不导通为止。
感觉这个不能当线性放大用，只能工作在开关状态。

只看该作者 · 2023-6-8 21:45

应该是输出±15V 脉冲的光电计数器前端电路

1万 · 2023-6-9 07:54

William1994 发表于 2023-6-8 18:54
假设二极管的响应度为 0.85 A/W
当入射光为 1uW的时候，二极管的电流是0.85uA
此时1MΩ电阻上的电压是0.8 ...

1M电阻上的电压不应该是恒定等于正输入端么？

1万 · 2023-6-9 07:55

sym111 发表于 2023-6-8 21:45
应该是输出±15V 脉冲的光电计数器前端电路

不是计数电路

1万 · 2023-6-9 11:20

可能是某工程师精神失常后画的

只看该作者 · 2023-6-9 11:54

本帖最后由 zlf1208 于 2023-6-9 12:19 编辑

因为不知道红外光谱仪是怎么工作的，所以以下分析不一定完全正确，供参考。

上图是光电二极管的特性曲线图，楼主的电路工作在第三象限。纵坐标是感应电流，横坐标是二极管的端电压。

在常规的恒压工作条件下，二极管受光照后电流增加，输出的电流信号沿垂直方向向下变化。在恒流工作条件下，二极管受光照后，输出电压沿水平方向向右移动，即二极管二端的电压减小，所以恒压模式和恒流模式的输出信号是反向的。

从特性曲线图可以看出，第三象限的曲线偏向水平方向，垂直方向的坐标有很小的变动就会引起水平坐标的大幅变动，这意味着恒流模式的放大能力很大，只需微弱的光强变化就会产生很大的输出，但是这也有不利的一面，就是工作的有效范围比较小，只要光电信号偏离设定的工作点，运放的输出不是在天上就是在地下（应该是二极管进入零偏和正偏状态，即第四象限甚至第一象限）。

1万 · 2023-6-9 13:53

xch 发表于 2023-6-9 11:20
可能是某工程师精神失常后画的

这是正常工作的仪器中电路，应该不会是这种情况

1万 · 2023-6-9 14:02

首先，感谢各位大侠的关注与回复！
电路中的Q1，厂家数据手册上写的是photodiode，也就是光电二极管，但是实测并没有二极管的特性。只是电阻随光照强度发生变化。遮光时，接近1M，随着光强增大，电阻降至400k左右。这样如网友xmar 所说， Vout（AC） = Vtp1 *(Rq1 / R6)，应该是正确的，而且输出电压随着光强增大而减小。
也许实际上就是一个光敏电阻，并不是光电二极管。

只看该作者 · 2023-6-9 16:38

个人理解：这个是光伏与光导的结合吧，光伏是零偏，故而暗电流小，直流偏置小，但是反应速度慢，多用于微弱光检测。光导模式有偏置，光电管速度与偏置大小正相关，多用于光通信。
对电路进行分析，光电流与Vout反比，光电管的反偏电压与光电流成正比。

只看该作者 · 2023-6-9 16:53

本帖最后由 zlf1208 于 2023-6-9 16:54 编辑

btiger2000 发表于 2023-6-9 14:02
首先，感谢各位大侠的关注与回复！
电路中的Q1，厂家数据手册上写的是photodiode，也就是光电二极管，但是 ...

光敏电阻和光电二极管可以通过外观来区分的，下图是光敏电阻的图片，内部有叉指的结构形状

请大虾帮忙分析下这个光电转换电路，谢谢

相关下载

相关帖子

技术领袖奖章

核心会员奖章

湍急之河流

七世轮回

无冕之王奖章

奔腾之江水

十世金身

技术高手奖章

常驻人口

涓涓之细流