【摘 要】該文闡述了光電傳感器的分類(lèi)，光電傳感器的工作原理以及影響光電傳感器的性能指標(biāo)的直流因素的影響，并針對(duì)直流因素的影響提出了解決方案。

【關(guān)鍵詞】光電傳感器；光電二極管；直流影響

光電傳感器就是采用光電元器件作為檢測(cè)元件的傳感器，光電傳感器的原理是利用光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化。它可用于檢測(cè)如光強(qiáng)、輻射測(cè)溫、吸收和發(fā)散光譜、光照度、濁度測(cè)量、氣體成分分析等。最常見(jiàn)的光電傳感器有光電二極管和光電三極管。由于光電傳感器具有非接觸、性能可靠、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用在自動(dòng)化測(cè)試、移動(dòng)通信等多個(gè)領(lǐng)域。

雪崩光電二極管是最普通的一種光電傳感器。雪崩光電二極管就是利用載流子的雪崩倍增效應(yīng)來(lái)放大光電信號(hào)以提高檢測(cè)的靈敏度。雪崩光電二極管在它的有效區(qū)域，根據(jù)光強(qiáng)度產(chǎn)生相應(yīng)強(qiáng)度的電流，然后通過(guò)反饋放大器，輸出相應(yīng)幅度的電壓值，如圖1所示。

圖1 光電傳感器的原理示意圖

想得到一個(gè)高靈敏度的雪崩光電二極管放大電路，第一個(gè)挑戰(zhàn)是選擇一款適合的運(yùn)算放大器。在大多數(shù)的精密應(yīng)用中，在對(duì)放大器進(jìn)行選擇的時(shí)候，首先要選擇一款低失調(diào)電壓的放大器，失調(diào)電壓在放大器電路中主要表現(xiàn)為光電二極管的暗電流增加，暗電流的增加會(huì)影響放大器的整體輸出，失調(diào)電壓對(duì)系統(tǒng)而言，會(huì)造成整體的系統(tǒng)誤差；其次，要選擇放大器的輸入漏電流，任何形式的電流，只要是從放大器的輸入端進(jìn)入放大器，都會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成測(cè)量誤差。

想得到一個(gè)高靈敏度的雪崩光電二極管放大電路，第二個(gè)挑戰(zhàn)是設(shè)計(jì)一個(gè)合理的電路布局，盡量減少外部泄漏路徑，這些泄露可能會(huì)導(dǎo)致運(yùn)算放大器的性能降低。最常見(jiàn)的外部泄露路徑是通過(guò)印制板電路本身造成的泄露。如圖2所示的印制板圖，就是一個(gè)典型的放大器布局不合理造成外部泄露的布局。

圖2 有泄漏的光電傳感器的布局圖

圖2中的+5V布線(xiàn)是放大器的供電端，同時(shí)也是印制板其他器件的供電端，如果印制板的+5V和光電二極管的輸入之間的電阻是5GΩ（如圖3的RL所示），那么就會(huì)有1nA的電流從+5V的供電端流入放大器。這樣，我們精心選擇的1pA的放大器，就失去了意義。為了減小外部泄露對(duì)放大器的影響，我們可以采用圖3的布局。

圖3 避免泄露的光電傳感器的布局圖

圖3中將光電二極管的輸出與+5V的供電使用光電二極管的地線(xiàn)隔離開(kāi)來(lái)，這樣如圖所示，+5V的板間電阻RL就不會(huì)對(duì)放大器的輸入產(chǎn)生影響，這樣就有效的降低了由于布局不合理造成的外部電流泄露。

總之，要設(shè)計(jì)一個(gè)高靈敏度的雪崩增益光電傳感器電路。不僅要選擇合適參數(shù)的放大器，更要有合理的電路板布局，這樣才能更有效地發(fā)揮傳感器電路的性能。