[参考译文] OPA192：极低电流感测 nA - uA

您好 SJ、

我看到采用光敏电阻的大多数电路都用于光照在其上会导致输出电路被切换的简单应用。 我怀疑这是因为它们相对便宜、而且这种简单的应用不需要高精度和输出线性度。

输出电压与由不同光源生成的输入电流高度成比例的精密应用通常采用光电二极管。 光电二极管产生的电流通 过运算放大器转换为输出电压。 光电二极管的输出电流具有高线性度、可在高性能应用中进行预测。

运算放大 器配置为跨阻(I 至 V 转换器)。 使用精密运算放大 器的跨阻放大器可轻松应用于处理数十年的输入电流、例如 nA 到 uA 等。 OPA192具有极高的输入阻抗和极低的输入电流等特性、因此是互阻抗放大器的理想选择。 当然、还有许多其他 TI CMOS 和 JFET 输入运算放大器非常适合跨阻应用。 以下是适用于跨阻放大器的 TI 高精度设计示例以及我们的指导手册中的另一个示例：

https://www.ti.com/lit/ug/tidu535/tidu535.pdf

https://www.ti.com/lit/an/sboa268a/sboa268a.pdf

在更极端的情况下、当需要容纳100pA 至~10mA 等更宽范围的输入电流时、将使用对数放大器、例如 LOG114。 我认为您不需要这么大的输入电流范围、因此运算放大器跨阻放大器应该可以正常工作。

此致、Thomas

精密放大器应用工程   

您好 SJ、

"光电探测器"到底是什么意思？ 光敏电阻还是光电二极管？

Kai

尊敬的 Kai：

我将光电探测器用作光敏电阻。

因此、我尝试测量光电探测器(充当光敏电阻)沿线的模拟信号(压降)

-- R1 ---- Rphoto ---- R2 ----

在光照条件下、Rphoto 减小-> Vphoto 减小

在黑暗条件下 、Rphoto 增大-> Vphoto 增大

但是、Rphoto 远高于参考光电探测器 R1、R2 (我使用的是10k)。 因此、我添加了运算放大器。 但这不奏效。

SJ

尊敬的 Thomas：

首先、非常感谢您提供的详细答案！

让我总结一下您的反馈。

如果我可以使用  OPA192等运算放大器应用类似的跨阻放大器、那么我可以从运算放大器获得与输入电流成比例的电压输出。 是这样吗？

然后、我可以使用  我正在使用的光敏电阻替换 www.ti.com/.../tidu535.pdf 之后电路中的光电二极管。

 

我的问题是

1) 1)如果我的应用需要非常低的频率(10~60 Hz)、这种方法是否仍然适用？

2) 2)我使用的 MCU 是否也会影响性能？ 如果是、您对此有什么建议吗？

最棒的

SJ

您好 SJ、

不可以 、光敏电阻和光电二极管在工作方式和工作方式上确实有很大不同。 当光在 光敏电阻上发光时、所发生的一切是电阻随光强度的函数而变化。   当光子撞击其表面时、它不会产生电流。   光电二极管在其行为上有很大的不同、它实际上会在光子撞击它时产生电流。 该电流通过我讨论过的互阻抗放大器转换为相应的电压。

您可以对光敏电阻的一条引线应用电压源、并将另一条引线连接到运算放大器跨阻放大器的输入端。 但是、与 在光不存在时产生的电流非常小的光电二极管(暗流)不同 、光敏电阻在黑暗中表现出一些高电阻、并且在连接电压源时电流将流动。 当黑暗时、跨阻放大   器在光电二极管上几乎没有输出电压、但在存在光敏电阻的情况下产生一定水平的输出电压。

关于您的问题：

1) 1)如果我的应用需要非常低的频率(10~60 Hz)、这种方法是否仍然适用？

10至60 Hz 是非常低的频率、几乎任何您应用的电路都应该在该频率范围内工作、而无需担心速度问题。

2) 2)我使用的 MCU 是否也会影响性能？ 如果是、您对此有什么建议吗？

MCU 将遵循您用于激活光敏电阻的任何电路。 它可能会在光敏电阻和 MCU 之间提供所需的缓冲。

此致、Thomas

精密放大器应用工程

尊敬的 Kai：

我已经订购了您建议的组件、现在我正在尝试为上述电路定制 PCB 板。

关于 MCU、 您认为是否可以使用同样使用 ATMega328P 的 Arduino UNO？

顺便说一下、您是否还能建议 ADC 能够与建议的电路良好配合？

如果您不认为有必要、请分享您对此的想法。

我希望这项工作能够取得进展！

谢谢！

此致

SJ

您好 SJ、

您能详细介绍一下您的应用吗？ 这只是一个学习和有趣的项目吗？ 或者、您是否希望非常准确地测量光强度？ 在后一种情况下、我建议使用光电二极管、如 BPW34、因为光电二极管更精确、更快。 它提供更低的温度漂移。

尽管如此、光敏电阻的优势在于其速度缓慢、因此您不必进行太多的低通滤波和平均来移除最终的100Hz 组件。

Kai

忘记了：我认为 ATMHz 328及其10位 ADC 应该可以。

Kai

尊敬的 Kai：

该项目与我自己制造的光敏电阻有关。 我已经分析了探测站设置中的性能。 现在、我要证明该光敏电阻适用于带 PCB 板的手持应用。 这就是我无法更改光敏电阻或将其切换至光电二极管的原因。 因此、我需要创建一个能够非常精确地从制造的光敏电阻测量光强度的电路。   

顺便说一下、"缓慢"是什么意思？  

[引用 userid="339984" URL"~/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/992765/opa192-very-low-current-sensing-na---ua/3674751 #36774"]光敏电阻的优势在于其速度缓慢，因此[/引用]

谢谢

最好

SJ

您好 SJ、

光敏电阻显示了一致的响应时间或延迟。

请参阅以下链接：

http://lednique.com/opto-isolators-2/light-dependent-resistor-ldr/

https://en.wikipedia.org/wiki/Photoresistor

Kai

尊敬的 Kai：

是的、我已经查看了此 LDR。

我还有一个问题。

您如何仿真 OPA 和您的电路？

我目前正在使用 Autodesk Eagle S/W (这是不可更改的)、我在将 OPA 原理图映射到 SPICE 模型时遇到了问题(Eagle 需要.mdl 扩展名)。 您知道在哪里可以找到 OPA192的.MDL 扩展模型文件吗？

(抱歉、有些韩语)

谢谢

最好

SJ