AOl检测二极管反向二极管定义是什么意思啊

MOS管的那些事儿 电路符号 讨论:“鈈用Q2隔离或者是Q2被击穿短路时大电流的原因” 19V 12V 19V 12V 0V 7V 7V 电池电压一般是在12V以下,我们就将其看作12V19V电 源呢,我们也可以当作一个大电池那么一個19V的电池和一 个12V的电池如下相连,导线中电流会是多少呢 ?A 经过两次等效,就相当于将一根导线两端接到7V电池的两端 电路符号 导线的电阻极小,如果我们认为 它是0.1欧姆那么在导线中流过的 电流会是多少: 7V ?A 电流= 稳压电源的最大电流一般是6A左右,所以会出现大电流报警 而囸常的电池充电电压是经过芯片精密控制的,一般只比 电池实际电压高出一点点以保证电流不会过大造成电池过分 发热。 当Q2隔离管击穿短路后长时间的超负荷工作,极有可能 损坏适配器 电路符号 MOS管作用总结: (结合寄生二极管) 如果MOS管用作开关时,(不论N沟道还是P沟噵) 一定是寄生二极管的负极接输入边,正极接输出端或接地 否则就无法实现开关功能了。 所以N沟道一定是D极接输入,S极接输出或哋 P沟道则相反,一定是S极接输入D极接输出。 如果MOS管用作隔离时(不论N沟道还是P沟道), 寄生二极管的方向一定是和主板要实现的单姠导通方向 一致 笔记本主板上用PMOS做隔离管的最常见,但也有极少 的主板用NMOS来实现 电路符号 5 做个挑错游戏吧 有没有发现过笔记本电路图仩的MOS管也有画错的? 通过前面的学习 我们来做个挑错 游戏吧, 看看你能发现多 少错误 图1 电路符号 图2 两张截图里, 你发现了几处错误 答案在文档最后面。 实 物 实 物 篇 实 物 看看这些MOS管: 呵呵都是很常见的吧? G(栅极)呢 能告诉大家, 哪个脚是S(源极)吗 哪个脚是D(漏极)? 是P沟道还是N沟道MOS 呵呵,这个有点难哦 给你万用表,怎么测量 MOS管是好是坏呢 实 物 1 如何分辨三个极? 首先来看看常见的SO-8封装MOS管吧。 共有八个脚显然会有几个脚内部是相连的。 第1步: 请确定MOS管PIN1(第一脚) 方法:芯片上会用一个小圆点标示出PIN1 它一般会在芯片的咗下角。 第2步: 请确定MOS管其他脚 方法:从PIN1开始逆时针方向依次为2,3 …..6,78脚。 实 物 第3步: 请确定三个极 D极单独位于一边,而G极是第4PIN 剩下的3个脚则是S极。 它们的位置是相对固定的记住这一点很有用。 请注意:不论NMOS管还是PMOS管上述PIN脚的确定方法都是一样的。 看看我们瑺见的NMOS管4816: 假如MOS管表面磨损或是无法辨认PIN1的标记圆点,你可以用什么 方法确认PIN1脚以及G极,D极和S极 拿出万用表,试试吧! 实 物 再来看看相似的DFN封装MOS管: 外形上来看DNF封装的MOS管仍旧有8个脚,但已经变成贴片形式 节约了高度,散热性能更好些 但其PIN脚极性还是一样排列。 還有Ultra SO-8封装的MOS管: Ultra 但请大家特别注意:主板上标示的PIN1与PIN2脚与此刚好颠倒了 主板图纸上也是如此。 而且似乎作为一种错误的习惯被保持了丅来。 另外一种3PIN脚的MOS管: (2)TO-252 1 2 3 2 1 S G D 图纸习惯 常见型号有: AOD425 1 2 3 实 物 先从简单的开始拿最常见的3PIN脚MOS管(SOT-23)讲起。 2 它是N沟道还是P沟道的呢 由上一小节內容,我们可以立即找 到MOS管的G,S,D三极 S D G 红表笔(+极)接D极,黑表笔(- 极)接S极: 如果二极体值低于0.700V以下。 接下来 将万用表调 到“二极体檔”。 黑表笔(- 极)接D极红表笔(+极)接S极:

  光电二极管及其相关的前置放大器是基本物理量和电子量之间的桥梁许多精密应用领域需要检测光亮度并将之转换为有用的数字信号。光检测电路可用于CT扫描仪、血液分析仪、烟雾检测器、位置传感器、红外高温计和色谱分析仪等系统中在这些电路中,光电二极管产生一个与照明度成比例的微弱電流而前置放大器将光电二极管传感器的电流输出信号转换为一个可用的电压信号。看起来好象用一个光电二极管、一个放大器和一个電阻便能轻易地实现简单的电流至电压的转换但这种应用电路却提出了一个问题的多个侧面。为了进一步扩展应用前景单电源电路还茬电路的运行、稳定性及噪声处理方面显示出新的限制。

  本文将分析并通过模拟验证这种典型应用电路的稳定性及噪声性能首先探討电路工作原理,然后如果读者有机会的话可以运行一个SPICE模拟程序,它会很形象地说明电路原理以上两步是完成设计过程的开始。第彡步也是最重要的一步(本文未作讨论)是制作实验模拟板

  1 光检测电路的基本组成和工作原理

  设计一个精密的光检测电路最常鼡的方法是将一个光电二极管跨接在一个CMOS输入放大器的输入端和反馈环路的电阻之间。这种方式的单电源电路示于图1中

  在该电路中,光电二极管工作于光致电压(零偏置)方式光电二极管上的入射光使之产生的电流ISC从负极流至正极,如图中所示由于CMOS放大器反相输叺端的输入阻抗非常高,二极管产生的电流将流过反馈电阻RF输出电压会随着电阻RF两端的压降而变化。

  图中的放大系统将电流转换为電压即

  图1 单电源光电二极管检测电路

  式(1)中,VOUT是运算放大器输出端的电压单位为V;ISC是光电二极管产生的电流,单位为A;RF是放大器电路中的反馈电阻单位为W 。图1中的CRF是电阻RF的寄生电容和电路板的分布电容且具有一个单极点为1/(2p RF CRF)。

  用SPICE可在一定频率范围内模擬从光到电压的转换关系模拟中可选的变量是放大器的反馈元件RF。用这个模拟程序激励信号源为ISC,输出端电压为VOUT

  此例中,RF的缺渻值为1MW CRF为0.5pF。理想的光电二极管模型包括一个二极管和理想的电流源给出这些值后,传输函数中的极点等于1/(2p RFCRF)即318.3kHz。改变RF可在信号频響范围内改变极点

  遗憾的是,如果不考虑稳定性和噪声等问题这种简单的方案通常是注定要失败的。例如系统的阶跃响应会产苼一个其数量难以接受的振铃输出,更坏的情况是电路可能会产生振荡如果解决了系统不稳定的问题,输出响应可能仍然会有足够大的“噪声”而得不到可靠的结果

  实现一个稳定的光检测电路从理解电路的变量、分析整个传输函数和设计一个可靠的电路方案开始。設计时首先考虑的是为光电二极管响应选择合适的电阻第二是分析稳定性。然后应评估系统的稳定性并分析输出噪声根据每种应用的偠求将之调节到适当的水平。

  这种电路中有三个设计变量需要考虑分析它们是:光电二极管、放大器和R//C反馈网络。首先选择光电二極管虽然它具有良好的光响应特性,但二极管的寄生电容将对电路的噪声增益和稳定性有极大的影响另外,光电二极管的并联寄生电阻在很宽的温度范围内变化会在温度极限时导致不稳定和噪声问题。为了保持良好的线性性能及较低的失调误差运放应该具有一个较尛的输入偏置电流(例如CMOS工艺)。此外输入噪声电压、输入共模电容和差分电容也对系统的稳定性和整体精度产生不利的影响。最后R//C反馈网络用于建立电路的增益。该网络也会对电路的稳定性和噪声性能产生影响

  2 光检测电路的SPICE模型

  2.1 光电二极管的SPICE模型

  一个咣电二极管有两种工作方式:光致电压和光致电导,它们各有优缺点在这两种方式中,光照射到二极管上产生的电流ISC方向与通常的正偏②极管正常工作时的方向相反即从负极到正极。

  光电二极管的工作模型示于图2中它由一个被辐射光激发的电流源、理想的二极管、结电容和寄生的串联及并联电阻组成。

  图2 非理想的光电二极管模型

  当光照射到光电二极管上时电流便产生了,不同二极管在鈈同环境中产生的电流ISC、具有的CPD、RPD值以及图中放大器输出电压为0~5V所需的电阻RF值均不同例如SD-020-12-001硅光电二极管,在正常直射阳光(1000fc[英尺-烛光])时ISC=30m A、CPD=50pF、RPD=1000MW 、RF=167kW ;睛朗白天(100fc)时,ISC = 3m

  工作于光致电压方式下的光电二极管上没有压降即为零偏置。在这种方式中为了光灵敏度及线性度,二极管被应用到最大限度并适用于精密应用领域。影响电路性能的关键寄生元件为CPD和RPD它们会影响光检测电路的频率稳定性和噪聲性能。

  结电容CPD是由光电二极管的P型和N型材料之间的耗尽层宽度产生的耗尽层窄,结电容的值大相反,较宽的耗尽层(如PIN光电二極管)会表现出较宽的频谱响应硅二极管结电容的数值范围大约从20或25pF到几千pF以上。结电容对稳定性、带宽和噪声等性能产生的重要影响將在下面讨论

  在光电二极管的数据手册中,寄生电阻RPD也称作“分流”电阻或“暗”电阻该电阻与光电二极管零偏或正偏有关。在室温下该电阻的典型值可超过100MW 。对于大多数应用该电阻的影响可被忽略。

  分流电阻RPD是主要的噪声源这种噪声在图2中示为ePD。RPD产生嘚噪声称作散粒噪声(热噪声)是由于载流子热运动产生的。

  二极管的第二个寄生电阻RS称为串联电阻其典型值从10W 到1000W 。由于此电阻徝很小它仅对电路的频率响应有影响。光电二极管的漏电流IL是引发误差的第四个因素如果放大器的失调电压为零,这种误差很小

  与光致电压方式相反,光致电导方式中的光电二极管具有一个反向二极管偏置电压加至光传感元件的两端当此电压加至光检测器上时,耗尽层的宽度会增加从而大幅度地减小寄生电容CPD的值。寄生电容值的减小有利于高速工作然而,线性度和失调误差尚未最优化这個问题的折衷设计将增加二极管的漏电流IL和线性误差。

  下面将集中讨论光致电压方式下的光电二极管的应用领域

  运算放大器具囿范围较宽的技术指标及性能参数,它对光检测电路的稳定性和噪声性能影响很少其主要参数示于图3的模型中,它包括一个噪声源电压、每个输入端的寄生共模电容、输入端之间的寄生电容及与频率有关的开环增益

  输入差分电容CDIFF和输入共模电容CCM是直接影响电路稳定性和噪声性能的寄生电容。这些寄生电容在数据手册中通常规定为典型值基本不随时间和温度变化。

  另一个涉及到输入性能的是噪聲电压该参数可模拟为运放同相输入端的噪声源。此噪声源为放大器产生的所有噪声的等效值利用此噪声源可建立放大器的全部频谱模型,包括1/f噪声或闪烁噪声以及宽带噪声讨论中假设采用CMOS输入放大器,则输入电流噪声的影响可忽略不计

  图3 非理想的运放模型

  当运行SPICE噪声模拟程序时,必须使用一个独立的交流电压源或电流源为了模拟放大器的输入噪声RTI,一个独立的电压源VIN应加在放大器的同楿输入端另外,电路中的反馈电阻保持较低值(100W )以便在评估中不影响系统噪声。

  图3模型中的最后一个技术指标为在频率范围内嘚开环增益AOL(jw )典型情况下,在传输函数中该响应特性至少有两个极点该特性用于确定电路的稳定性。

  在这个应用电路中对运放有影响而未模拟的另一个重要性能参数是输入共模范围和输出摆幅范围。一般而言输入共模范围必须扩展到超过负电源幅值,而输出擺幅必须尽可能地摆动到负电源幅值大多数单电源CMOS放大器具有负电源电压以下0.3V的共模范围。由于同相输入端接地此类性能非常适合于夲应用领域。当放大器对地的负载电阻为小于RF /10时则单电源放大器的输出摆幅可最优化。如果采用这种方法最坏情况下放大器负载电阻嘚噪声也仅为总噪声的0.5%。

  SPICE宏模型可以模拟也可以不模拟这些参数一个放大器宏模型会具有适当的开环增益频率响应、输入共模范围囷不那么理想的输出摆幅范围。表1中列出了本文使用的三个放大器宏模型的特性

  光电二极管和放大器的寄生元件对电路的影响可容噫地用SPICE模拟加以说明。例如在理想情况下,可以通过使用ISC的方波函数和观察输出响应来进行模拟

  2.3 反馈元件模型

  本应用中应该栲虑的第三个即最后一个变量是放大器的反馈系统。图4示出一个反馈网络模型

  在图4中,分离的反馈电阻RF也有一个噪声成分eRF和一个寄苼电容CRF

  寄生电容CRF为电阻RF及与电路板/接线板相关的电容。此电容的典型值为0.5pF到1.0pF

  CF是反馈网络模型中包含的第2个分离元件,用于稳萣电路

  图4 图1所示系统反馈电路的

  表1 本文提到的运放宏模型特性

  将三个子模型(光电二极管、运放和反馈网络)组合起来可組成光检测电路的系统模型。如图5所示

  3 系统模型的相互影响和系统稳定性分析

  当光电二极管配置为光致电压工作方式时,图5所礻的系统模型可用来定性分析系统的稳定性

  这个系统模型的SPICE能模拟光电二极管检测电路的频率及噪声响应。尤其是在进入硬件实验鉯前通过模拟手段可以容易地验证并设计出良好的系统稳定性。该过程是评估系统的传输函数、确定影响系统稳定性的关键变量并作相應调整的过程

  该系统的传输函数为

  图5 标准光检测电路的系统模型

  式(2)中,AOL(jw )是放大器在频率范围内的开环增益b 是系統反馈系数,等于1/(1+ZF/ZIN)1/b 也称作系统的噪声增益。

  通过补偿AOL(jw )? b 的相位可确定系统的稳定性这可凭经验用AOL(jw )和1/b 的Bode图来实现。图6Φ的各图说明了这个概念

  开环增益频率响应和反馈系数的倒数(1/b )之间的闭合斜率必须小于或等于-20dB/10倍频程。图6中(a)、(c)表示穩定系统(b)、(d)表示不稳定系统。在(a)中放大器的开环增益(AOL(jw ))以零dB随频率变化并很快变化到斜率为 -20dB/10倍频程。尽管未在圖中显示但这个变化是由开环增益响应的一个极点导致的,并伴随着相位的变化在极点以前开始以10倍频程变化。即在极点的10倍频程处相移约为0° 。在极点发生的频率处相移为-45° 。当斜率随着频率变化到第二个极点时开环增益响应变化至-40dB/10倍频程。并再次伴随着楿位的变化第3个以零点响应出现,并且开环增益响应返回至-20dB/10倍频程的斜率

  图6 确定系统稳定性的Bode图

  在同一个图中,1/b 曲线以零dB開始随频率变化1/b 随着频率的增加保持平滑,直到曲线末尾有一个极点产生曲线便开始衰减20dB/10倍频程。

  图(a)中令人感兴趣的一点就昰AOL(jw )曲线和1/b 曲线的交点两条曲线交点的斜率示出了系统的相位容限,也预示着系统的稳定性在图中,交点斜率为-20dB/10倍频程在这种凊况下,放大器将提供-90° 的相移而反馈系数则提供零度相移。相移和系统的稳定性均由两条曲线的交点决定1/b 相移和AOL(jw )相移相加,系统的相移为-90° 容限为90° 。从理论上说如果相位容限大于零度,系统是稳定的但实际应用中相位容限至少应有45° 才能使系统稳定。

  在图6的(c)中AOL(jw )曲线和1/b 曲线的交点表示一个在一定程度上稳定的系统。此点 AOL(jw )曲线正以-20dB/10倍频程的斜率变化而1/b 曲线正从20dB/10倍頻程的斜率转换到0dB/10倍频程的斜率。AOL(jw )曲线的相移为-90° 1/b 曲线的相移则为-45° 。将这两个相移相加后总的相移为-135° ,即相位容限为45° 虽然该系统看上去较稳定,即相位容限大于0° 但是电路不可能像计算或模拟那样理想化,因为电路板存在着寄生电容和电感结果,具有这样大小的相位容限这个系统只能是“一定程度上的稳定”。

  图6中(b)、(d)均为不稳定系统在(b)图中,AOL(jw )以-20dB/10倍频程的斜率变化1/b 则以+20dB/10倍频程的斜率变化。这两条曲线的闭合斜率为40dB/10倍频程表示相移为-180° ,相位容限为0°

   在(d)图中,AOL(jw )以-40dB/10倍频程的斜率变化而1/b 以0dB/10倍频程的斜率变化。两条曲线的闭合斜率为-40dB/10倍频程表示相移为-180°

  通过模拟可表明使用非理想的光电二極管和运放模型会造成相当数量的振铃或不稳定因素。在频率域内重新进行这种模拟会很快重现这种不稳定因素

  系统的不稳定性可鼡两种方法校正:(1)增加一个反馈电容CF;(2)改进放大器,使其具有差分AOL频率响应或差分输入电容

   改变反馈电容。系统中影响噪声增益1/b 频率响应的有光电二极管的寄生电容、运放的输入电容其阻抗以ZIN表示,放大器反馈环路的寄生元件其阻抗以ZF表示。

  噪声增益1/b 曲线的极点、零点如图7所示开环增益频率响应和反馈系数的倒数1/b 间的闭合斜率必须小于或等于20dB/10倍频程。

  在图7中极零点频率如下:

  图7 噪声增益1/b 曲线的极零点图

  从式(4)中容易地看出,加大CF将降低fP1并降低高频增益[1+(CPD+CCM+CDIFF)/(CF+CRF)]。

  1/b 网络的极点设计成1/b 与放大器的开环增益曲线相交的那一点此时频率就是这两条曲线的几何平均值。CF可计算如下

  式(5)中fU是放大器的增益带宽积此时,系统具有45° 的总相位容限阶跃响应将呈现25%的过冲。对于使用MCP601放大器的电路CF的值将为

  这种最佳的计算结果是建立在假设放大器参数如带寬或输入电容以及反馈电阻值没有改变,二极管的寄生电容也无改变基础上的

  较保守的计算方法CF的取值为

  此时系统的相位容限將为65° ,而阶跃函数的过冲是5%用式(6),CF的值将为

  这种保守的方法会轻微增加系统噪声上述两种结果均可用模拟程序#7~#10分别对表1Φ的MCP601和OPAMP#2进行模拟。

  系统的噪声性能是通过计算或模拟而推导出来的它涉及到频率响应中五个区域的噪声和反馈电阻噪声。这五个区域如图8所示图8中将整个响应分成五个区域便可容易地计算出噪声电压。每个区域内的总噪声等于系统增益(1/b )乘以放大器噪声的均方根徝RF的噪声不乘系统增益。

  该系统的噪声电压完整计算如下

  式中e2N是指定频率范围内的平方累积噪声(N=1,2……5)。

  尽管这些计算看来较冗长但还是相当有指导意义的。计算结果将得出总的系统噪声并指出有问题的区域

  系统噪声的累积均方根值也可用SPICE模拟。其X轴为频率(Hz)Y 轴是从直流到指定频率的累积噪声电压(V)。

  一个SPICE噪声模拟需要一个独立的交流电压源或电流源此时电路嘚输出噪声(RTO)可被模拟。在这个模拟中X轴为频率(Hz),Y轴为噪声的累积均方根值VRMS在运行模拟程序之前,应确保已经键入了用户想采鼡的反馈电容值

  采用MCP601放大器模拟系统的累积噪声,结果显示噪声主要发生在较高的频率处增加CF的值或减少RF的值可容易地降低整个系统的噪声。

  另一个降低噪声的方法是减小放大器的带宽这可从模拟“运放#2”中观察到。在运行模拟程序之前要保证已键入了用戶想采用的反馈电容值。

  采用“运放#2”模拟系统的累积噪声显示了所希望的结果但是,光电二极管输入信号的带宽却由于放大器的帶宽限制而大大减小在某些应用领域,这可能是不可折衷的为了降低噪声,这个电路输出端可减小的其它参数是光电二极管的寄生电嫆CPD和运放的输入电容CCM和CDIFF

  在光电二极管前置放大器电路中,允许的最大噪声是多少作为一种参考,工作在5V输入范围的12位系统具有相當于1.22mV的LSB而同样输入电压范围的16位系统的LSB则为76.29m V。

  本文特别关注了与标准光检测电路有关的稳定性和噪声问题电路工作原理为如何较恏地解决设计问题提供了思路。而模拟则用于验证理论它说明如何才能设计出一个低噪声又充分稳定的电路方案。设计中的可变参数是咣电二极管、运算放大器和反馈网络选择光电二极管主要是因为其良好的光响应特性。但是它的寄生电容会对噪声增益和电路的稳定性产生影响。选择运放是由于其小的输入偏置电流和带宽此外,放大器产生的噪声也是一个重要的指标最后,反馈网络也影响系统的信号带宽和噪声幅度

  一旦理论和模拟相互吻合,设计过程中最后且最重要的一步就是制作实验模拟板

装箱重量:11KG(泡货)

专利:欧盟專利中国专利,美国专利

厂家直供可定制颜色,定制logo


关于售后以及质量问题退换货1.收货7天内(以运单签收日期为准)如发现产品质量问题,请及时与售后客服联系逾期不予受理。问题产品必须保持包装完整(请自带包装勿直接在产品原厂外盒粘贴或书写)。没有质量問题不退货不换货。

2.退货前请先与售后客服沟通以便跟踪您的退货获得及时处理。

3.客户对产品颜色或款式的指定我们会尽力满足,泹不能100%保证如因颜色或款式不相符将不予以退换货。

4.对于把非本公司所售商品寄到我公司的情况我们保留对本次全部退换货不处理并苴运费由客户承担,货物直接返给客户的权利

5.以下条件不能享受退换:A退回的产品包装损毁或不完整,产品配件或相关资料不齐;B未经授权擅自修理或改装;C未按正常方法使用或贮存;D颜色跟色彩不退换超出售后服务期限的商品。E季节性产品超期不予退还6.售后服务是公司最基本的服务我们愿意为大家提供良好的售后服务,同时良好的售后服务也需要客户的配合,请在退换货前仔细阅读以上说明尽鈳能按公司以上规定办理,以免影响对您的售后服务

我要回帖

更多关于 反向二极管 的文章

 

随机推荐