激光二极管发射控制的精密方法

在很多应用中，用光来控制过程，重要的是保持恒定的光强度。在一些系统中，用简单的LED或激光二极管生成光源来提供光照，然而，甚至开始定标过的光源将随时间衰变。随着LED表化，其电流/光发射比衰变，光强度将降低。若希望保持工厂设置的发射强度不随时间变化，则需要控制电路来监控发射和控制提供给光发射器的电流来保持输出恒定。这种配量的应用包括：用于精密光强度的光量度应用，用于伺胶机械精确光定位和用于光基准的测试设备。图1示出这种系统的框图。
充电二极管101
硅光电二极管的结构除P层非常薄外其他与PN结二极管类似。调节P层厚度适合于所检测的光波长。光电二极管也具有电容，电容与所加反向偏置电压成正比，其电型值为2_20PF。光电二极管有两个端：阳板和阴板。二极管可用在正向模式（电流从阳板流向阴板）或反向模式（电流从阴板流向阳板）。当所用光电二极管处于反向模式（阳板负）时，它与给定频良的光照是严格线性关系，这是？利的特性。线性特性使得建造控制电路变得相当容易。
典型设计
图2示出采用运放的电路，用于分析控制环路。此电路驱动1个PNP晶体管，此晶体管为产生光发射的LED提供电流。光发射照射到光电二极管，光电二极管把光发射转换为非常小的电流（通常为10μA）。在这种情况下，二极管用在反向模式，所以在无光呈现时，电流为零，但是光电二极管和放大器中的漏电流（也称之为“暗电流”）是过载。此条件牵引由晶体管基极电阻所限制的电流，开始时晶体管处于饱和状态。一旦电流开始流经晶体管，叫LED或激光二极管将开始发射光。光电二极管把此部分光转换为电流，流经RG。随着电压趋于VBIAS（在图2中为地），环路将闭合并保持驱动晶体管的电流来微持LED中的电流以保持恒定光强度（或光电二极管中的电流）。此构成电路DC分析的基础。图3为用NS公司LmV2011精密运放实际实现电路。用NS的LM4041-1.2并联基准产生基准电压，提供固定的1.225V基准电压。设置基准中的电流在10μA左右，这是工作电流的中间值。由两个1%精度电阻器产生VBIAS，其值设置在1V左右。为了计算闭合控制环路中的光电二极管电流，VREF和VBIAS之差除RG。注意，为了此电路工作，VBIAS必须小于VRCF。对于10μA光电二极管电流，RG为0.2