[参考译文] OPA637：跨阻放大器

尊敬的 Nafisa：  

Unknown 说：

输入电流为 is1=0A、is2=-0.99mA 至-1.60mA。 针对这些相应输入电流值所观察到的电压实际值介于-13.5V 到0.109V 之间。

除了执行 I 至 V 转换之外、您还需要向我们提供电路的功能是什么或如何工作。 例如、两个光电二极管用于什么用途？ 它们测量什么、紫外可见光 NIR 或其他什么？ 光电探测器的时间和 BW 响应是什么？ 一个光电二极管是否以另一个光电二极管为基准、比如说它正在检测环境光条件？

e2e.ti.com/.../OPA637-TIA-05262023.TSC

无论如何、我简化了电路、我看到电路的 Vout2线性响应范围为-350uA 至406uA。 如果您在任一输出端见到-13V (Vout1或 Vout2)、则 OPA637已达到饱和。 您需要说明具体的申请、以便我们为您提供其他建议或建议。  

此致！

雷蒙德  

随附的方框图、适用于通过

光电二极管器件型号  S2506-02

尊敬的 Nafisa：

我知道什么是应用。  

我有疑问。 是否有将两个光电二极管与1MΩ Ω 和10kΩ Ω 连接的要求？ 我想知道配置背后的原因。  

 

如果我正确理解了随附的方框图、那么您需要测量通过流动池的液体的散射透射角。 您将通过折射率测量获得液体特性,通过了解折射率,可以计算出液体的反射指数。  

通常、这种类型的设置通过 CMOS 线性图像传感器进行测量、其中的传感器放置和对齐非常精确。 此类测量的示例与光学光谱仪类似、光学光谱仪用于测量从 UV 到 NIR 的光强度(例如使用512或1024传感器或线性阵列像素)。 您的设置可能按原样工作、但可能更难从分立的照片接收器获得光学对齐、光学夹具和光校准。   

回到探究中、我的理解是所有光电二极管的电流都是独立监控的。 不应从光接收器连接光电二极管。 激光是入射光源、光散射和折射特性在光接收器处独立测量。 系统会独立采样和监控电流到电压转换。

您可以在放大和转换光接收器的电流后对输出电流求和、但可以单独处理光接收器的信号。 您可能必须通过 I 至 V 转换器、因为光接收器的信号可能非常弱。  

如果您的流动池使用比色皿或方形或矩形形状装置、激光源可能必须穿过狭缝。 在光接收器端、也可以采用狭缝和/或光学窄带滤波器。 如果光电探测器的面积较大(2.77x2.77mm^2)、光入射角可能会过宽、从而无法通过测量获得预期的光学效果。  

不过、如果您有其他问题、请告知我们。  

此致！

雷蒙德  

您好！

1.在输入仅为二极管 DEXT 的情况下、SCAT_DC 和 EXT_DC 输出的仿真和实际结果在-0.98mA 至-1.7mA 范围内。 两者的结果并不相似。

外部二极管(mA)	SCAT_DC (V)	EXT_DC (V)
-0.98	-13.576	-13.218
-0.99	-13.582	-13.231
-1	-13.582	-13.165
-1.01	-13.582	-13.08
-1.02	-13.581	-12.995
-1.03	-13.581	-12.905
-1.04	-13.58	-12.651
-1.05	-13.58	-12.445
-1.06	-13.58	-12.072
-1.07	-13.58	-11.845
-1.08	-13.58	-11.618
-1.09	-13.58	-11.372
-1.1	-13.58	-11.034
1.11	-13.581	-10.881
-1.12	-13.58	-10.654
-1.13	-13.58	-10.296
-1.14	-15.581	-9.992
-1.15	-15.581	-9.648
-1.16	-15.581	-9.339
-1.17	-13.58	-9.123
-1.18	-13.58	-8.923
-1.19	-15.581	-8.618
-1.2	-15.581	-8.256
-1.21	-15.581	-8.012
-1.22	-13.58	-7.763
-1.23	-13.58	-7.365
-1.24	-15.581	-7.17
-1.25	-15.581	-6.984
-1.26	-15.581	-6.651
-1.27	-13.58	-6.322
-1.28	-13.58	-6.142
-1.29	-15.581	-5.954
-1.3	-15.581	-5.616
-1.31	-15.581	-5.335
-1.32	-13.58	-5.01
-1.33	-13.58	-4.882
-1.34	-15.581	-4.54
-1.35	-15.581	-4.275
-1.36	-15.581	-4.072
-1.37	-13.58	-3.856
-1.38	-13.58	-3.506
-1.39	-15.581	-3.216
-1.4	-15.581	-3.045
-1.41	-15.581	-2.855
-1.42	-15.581	-2.518
-1.43	-15.581	-2.379
-1.44	-15.581	-1.99
-1.45	-15.581	-1.732
-1.46	-15.581	-1.487
-1.47	-15.581	-1.196
-1.48	-15.581	-0.992
-1.49	-15.581	-0.732
-1.5	-15.581	-0.41
-1.51	-15.581	-0.281
-1.52	-15.581	-0.117
-1.53	-15.581	-0.067
-1.54	-15.581	0.09
-1.55	-15.581	0.098
-1.56	-15.581	0.102
-1.57	-15.581	0.104
-1.58	-15.581	0.105
-1.59	-15.581	0.107
-1.6	-15.581	0.109
-1.61	-15.581	0.115
-1.62	-15.581	0.116
-1.63	-15.581	0.12
-1.64	-15.581	0.121
-1.65	-15.581	0.122
-1.66	-15.581	0.123
-1.67	-15.581	0.126
-1.68	-15.581	0.131
-1.69	-15.581	0.134
-1.7	-15.581	0.137

2.关于您关于 将两个光电二极管与10kΩ μ m 和1MΩ μ m 连接的要求,这是传统的电路板设计。 因此我们对这个电路也不了解。

尊敬的 Nafisa：

[报价 userid="516812" url="~/support/amplifiers-group/amplifiers/f/amplifiers-forum/1231120/opa637-transimpedance-amplifier/4662440 #4662440"]SCAT_DC 和 EXT_DC 输出、且输入仅提供给二极管 DEXT、范围在-0.98mA 至-1.7mA 之间。 两个结果不相似。

我不知道我在看什么。 显示的图和随附的结果不同。 EXT_DC 和 SCAT_DC 是否应该具有相同的结果？

关于 OPA637、系统在运算放大器的饱和区域附近运行。 OPA637的线性区域在 ±11V IN±15V 电源轨内。 因此、我不知道您为什么要查看和比较饱和区域中的结果、这对应用来说意义不大。  

您是否想了解应用中传统的光学设计？  

如果您正在尝试复制此光学设置、光学设备对光电检测同样重要。 激光发射定向和准直光源、PD2是直接透射接收信号、其光强度应比 PD1强得多。 此外、激光束具有准直透镜、位于发射器前面。 如果没有正确的光学设置、则永远无法获得预期设计和测量效果。 此外、激光发射器的光强度变化很大、您的电流到电压转换器似乎工作在饱和模式。  

您需要调整光接收器以 I 至 V 线性模式运行的光学系统。 您需要调整光电探测器以线性模式运行的光学系统、否则、您将无法获得所需的结果。   

如果您有其他问题、请告诉我。  

此致！

雷蒙德

您好

感谢您的答复。

我对下面的电路有一个问题。

如果我想知道这两个电路的行为、该如何进行仿真？ 例如、移除光电二极管而改用电流源是其中的一种想法。 是否有其他方法可以通过 T 网络来理解此电路？

最终目标是使仿真结果与运算放大器计算结果相匹配。

请就此提供帮助。

您好、 Nafisa、

Unknown 说：

如果我想知道这两个电路的行为，如何进行仿真？ [/报价]

您能告诉我、照片探测器是如何在该设置中触发的吗？ 我需要知道电路是如何运行的。 图片会有所帮助。 电路设计的作用是什么？

从光学光测量的角度来看、接收器侧的光散射测量是完全独立的光学测量。 我不知道设计人员为什么将两个接收器链接在一起。   

您必须简化这两个电路并在仿真中对其进行配置、以便查看前任设计人员的目标执行任务。 我可以在 TINA 中仿真两个电路、但我无法告诉您设计人员的意图是什么。 因此、您需要为我提供更多详细信息、例如光测量的计时、激光的光脉冲持续时间、什么是激光二极管以及输出电压关系等。 这些设置似乎是光脉动光学测量。  

此致！

雷蒙德

尊敬的 Raymond：

该板是一款使用激光二极管的颗粒检测器。 当激光 允许通过流式细胞时、一些光会被吸收、另一些则会被流式细胞中的颗粒散射。 因此、散射光由 SCAT 二极管捕获、吸收的光由 EXT 二极管捕获、然后这些 二极管输出馈送到跨阻放大器。 然后、将两个运算放大器输出发送至求和放大器、并根据该输出生成脉冲。 该脉冲高度给出了颗粒的大小。 这是设置的总体功能。

这里、此运算放大器和光电二极管集成到单个 PCB 中、我正致力于对这些电路进行仿真。

注意：光电二极管的输出与输入光成正比、因此恒定光会产生直流信号、而振荡的光会产生振荡信号(即检测颗粒的阶段)。  

由于这是传统的电路板设计、我们也对该电路一无所知。 在基准测试中、我们将 PCB 与激光装置隔离、并移除了光电二极管、因为没有激光二极管来为其提供输入。 相反、我们将为运算放大器提供电流输入(因为光电二极管输出将是电流)、并尝试分析 SCAT 和 EXT_DC 运算放大器部分。

我的主要目标是找出这些 SCAT_DC 和 EXT_DC 部分的响应。 由于这是一个具有 T 网络 配置的跨阻放大器、我 尝试 将这两个部分的仿真结果 与计算结果(t RANS 阻抗 T 网络公式 )。 我曾尝试使用 TI 网站中提供的 T 网络公式计算输出、但仍然无法同时匹配两个结果。 因此、请提供 有关实现此场景的建议、例如匹配仿真和计算结果。

此致

纳菲萨

尊敬的 Nafisa：

感谢您的讲解。 我开始了解设计人员的工作。 请将此视为讨论、因为您需要测试数据并验证我在下面所说的内容。  

假设液体中的粒子以一定的速度移动、光检测器从粒子中散射反射并产生"脉动"电流、如仿真所示。 由于脉动电流波形、电容器将充电、并且通过 SCAT_DC 可以看到。 由于存在4.7K 和4.7nf LPF、因此测量事件小于7.2kHz、可能小于700Hz 范围(液体中的颗粒运动应该很慢)。 此外、液体在流动池中移动、因此 SCAT_DC 可能与下面仿真的情况类似。 SCAT_DC 信号弱、可能看起来像是 DMM 的直流偏置。 您可能需要 用示波器测量它以捕捉散射效应。   

e2e.ti.com/.../OPA637-E2E-Scattering-07072023.TSC

OPA637是未补偿的放大器、除非增益大于5V/V、否则无法稳定。 原始设计可使用 OPA627、这是稳定的。  

根据下面这个电路、它可被设计为 π 型滤波器。 我没有想法。 如果移除电阻器链路、电路是否具有相同的行为？  

从光学测量的角度来看，透射光强度和散射光强度之间不应"联系"。 这是两个独立的事件。 两个光强度测量值可以成比例、但我不明白设计人员为什么  以这种方式连接探测器。  

当我有机会时、我将进行其他仿真。 请告诉我、这是否有用。

此致！

雷蒙德

尊敬的 Nafisa：

我有疑问。 我需要您捕获实际的光电二极管波形和电流水平、以便了解发生了什么情况。  

如果我在0到1mA @100Hz 的方波中仿真二极管波形、我会看到以下响应。 但存在一个问题、OPA627无法根据数据表提供线性输出响应、因此上述仿真、请参阅下面的仿真。 此电路运行在运算放大器线性响应的边缘。  

如果我假设采用上述配置、则系统的频率 BW 更低、-3dB 约为80Hz。 您是否确定光电传感器的放置方向如原理图所示？ 与此相同、增益仅为63V/V (36dB)、应用程序不需要使用 T-Network 配置。  

e2e.ti.com/.../OPA627-TIA-07082023.TSC

颗粒粒度测量系统是否正常工作？ 您是否检查了颗粒粒度测量系统的校准？  以及如何对其进行校准？

我不知道机器的历史。 通常、应使用流动池中存在的已知颗粒分布混合物检查系统。 这就是您应该根据应用来验证测量是否正常工作的方式。 这是一个相当复杂的光学测量系统。 是的、理论可能更简单、但光学和电子实现不是那么容易。   

此致！

雷蒙德