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LF356: 光电二极管暗电流及运放自身偏置电流对运放积分电路的影响

Part Number:

各位老师:

 使用了贵司运放搭建了积分电路对光电二极管输出电流信号进行积分处理,PD为光伏模式零偏置连接,运放电源轨使用了±3V,积分电容暂且用了10pF,Vo=Id×t/C,基本原理如下图

但是现在有个问题,就是在光电二极管遮光的情况下,积分器输出很快就负向饱和了,达到负电压轨,应该是光电二级管的暗电流和运放的偏置电流给积分电容充电造成的,试验不接光电二极管,运放反向输入端开路,大概18s到负电源轨,计算偏置电流大概1pA左右

接上光电二极管后遮光,大概750ms达到负电源轨,计算暗电流加偏置电流大概20pA

1.现在暗电流和偏置电流是固有特性,怎么能最小减小暗电流和偏置电流对我的输出造成的影响呢,使输出达到0V,能够正常对光电流响应积分后采电压呢?

2.上电后缓慢充电我能理解,充电之前陡降大概1.5V是怎么回事呢?接不接二极管都有

3.TI有一大篇技术文档里提到了两片IVC102构成的电路,大概是对暗电流做抵消的,但是我没看太明白,不会对正常光电流有影响吗?还请TI的工程师老师们解答一下

非常感谢!

Big Rich:

推荐的是LF356,但电源电压太高,使用的LMP7707

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Amy Luo:

您好,

首先您使用的是 LF356是吗?不带“B”的型号?datasheet 给出了其推荐的最大工作电压:

没有给出推荐的最小工作电压,但是我找到相关下面帖子,其中给出了解释,建议的最小工作电压是±5V,某些规格在较低电压下会降低(BW、Slew、Output Drive):

LF356 Supply Voltage Range

因此,您这里使用±3V供电是不满足供电规格的。

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Amy Luo:

Big Rich said:推荐的是LF356,但电源电压太高,使用的LMP7707

刚看到您这里的表述,您是指哪里推荐使用LF356?

Big Rich said:

试验不接光电二极管,运放反向输入端开路,大概18s到负电源轨,计算偏置电流大概1pA左右

运放反向输入端开路,那么运放将工作在比较器状态,输出达到负电源轨,我认为是比较器状态下的输出,并不能说是光电二级管的暗电流和运放的偏置电流作用的结果。

光电二级管的暗电流大概是多少?是直流电吗?使用的电容C是多少?

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Big Rich:

您好

感谢您的回复,很抱歉我这里信息有些误差,PD应用手册里推荐的是356并且电源轨是±15,但由于尺寸和功耗限制,同事选用了LMP7707,后来我只是在回复里说明了一下,不好意思。

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Big Rich:

您好,

最开始我听到这个现象想的跟您一样,也认为是开环工作在了比较器状态,但是我没法解释这18s的时间。而且接上PD后明显时间缩短了,只有不到1s。我也解释不了。PD手册里描述暗电流为20pA,我调整参数修改电路为跨阻看了一下,同时考虑充电方向很一致(负向)且为一个斜率,应该就是直流。目前用的积分电容是10pF,很小,所以充电很快,之前试验过10nF,充电就慢了,十分钟偏移到-100mV左右,但是电容大了灵敏度会降低

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Amy Luo:

Big Rich said:1.现在暗电流和偏置电流是固有特性,怎么能最小减小暗电流和偏置电流对我的输出造成的影响呢,使输出达到0V,能够正常对光电流响应积分后采电压呢?

我想您可以采用类似 IVC102 datasheet 中的方法,即通过一个开关S2在测量有效电流之前将充电电容上的电荷泄放掉:

 这个电路图中SW就是IVC102 中 S2的功能。

Big Rich said:2.上电后缓慢充电我能理解,充电之前陡降大概1.5V是怎么回事呢?接不接二极管都有

我想可能是电容上充电后没有泄放掉造成的,上电前您可以用导线短接下电容两端,然后再上电,应该就没有这个现象了。因此,加S2开关是最好的方法,因为不仅可以泄放掉暗电流充的电荷,而且在每次测量电流时都需要把电容上的电荷泄放掉,才能进行下次测量。

Big Rich said:3.TI有一大篇技术文档里提到了两片IVC102构成的电路,大概是对暗电流做抵消的,

我没明白其工作原理,您可以附上这篇技术文档吗?我想看下其更详细的说明

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Big Rich:

您好

感谢您对此问题的付出

SW就是为了泄放电荷的,但是没成想连接二极管后反向充电充的这么快,不到一秒就充满了,SW失去作用,不可能一秒一闭合,这样会把信号都错过了,其实ACF2101里描述了相关问题,只是没有我面临的严重

我打算换光导模式加交流耦合试一试了。

https://www.mouser.com/catalog/specsheets/tismedicalappsguide.pdf

这篇技术文档是多个医疗方案合集,只是其中一段描述了两个IVC102的用法,不是很详细

再次感谢您的帮助

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Amy Luo:

好的,感谢您的反馈!

帖子我先关了,后续若有问题您可以re-open或发新帖

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