主题中讨论的其他器件： LOG114、 OPA3S328
光功率监控器是电信系统中信号强度和完整性的实时网络性能报告所必需的。 典型的光功率监控方案使用光电二极管作为电流源；该电流源被馈送到跨阻放大器、以提供 ADC 可读取的电压。 这些应用非常需要具有宽输入电流范围、快速设置时间和小巧外形的放大器。 德州仪器(TI)采用了一种创新型解决方案，并专门发布了用于光功率监控的 LOG200。
图1：光学模块参考设计
对数输出的优势
- 轻松跨接数十个电流、具有良好的分辨率
- 无与开关增益放大器相关的固有交叉区域/不确定性
- 光功率的测量单位为分贝、因此不需要转换级
图2：对数输出读数与非对数输出读数
什么是 LOG200？
LOG200是业内速度最快的高精度对数放大器、在1nA 输入电流下具有120kHz 的带宽、±1%的增益误差和超快响应时间。 由于上升时间为0.22s、下降时间为0.63s、阶跃为10-100nA、LOG200将能够在数十年的电流范围内快速检测光功率的变化。 LOG200根据其前代产品 LOG114进行了构建、并改进了主要规格、包括以更小的外形尺寸提供更宽的温度范围。
器件 |
输入电流范围 |
日志一致性错误 |
增益误差(文献编号：25°C) |
阶跃响应10nA -100mA(µs μ A) |
1nA 下的 BW(kHz) |
温度范围(°C) |
封装选项 |
|
LOG114 |
100pA– 10mA |
0.2%(1nA-100A) |
±2.5% |
1.5 |
5 |
-5至75 °C |
4x4mm 16 QFN |
|
Log200 |
100pA– 10mA |
±0.2%(10nA-100A) ±0.5%(10nA–1mA) ±0.75%(1nA–10mA) |
±1% |
0.22上升 0.63下降 |
120 |
-40至125 °C |
3x3mm 16 QFN |
光学电流感应是 LOG200的主要焦点。 下图显示了如何使用5V 电源和10nA 至100uA 的电流范围配置 LOG200。
图2：采用 LOG200的典型光电二极管电流检测应用
非对数放大器解决方案
在不需要对数放大器的情况下、仍可以使用可靠的高性能互阻抗放大器、例如 OPA3S328。 该双路精密 CMOS 放大器具有低噪声、高带宽和低输入偏置电流等特性、并具有可编程增益的集成开关、是跨阻应用的理想之选。
有关如何在设计中使用 OPA3S328的详细说明、请访问以下链接。
器件 |
电压范围(V) |
带宽(MHz) |
10kHz 时的噪声(nV/√Hz) |
输入偏置电流(最大值)(pA) |
工作范围(°C) |
封装选项 |
|
OPA3S328 |
2.2至5.5 |
40 |
6.1 |
10 |
-40至125 °C |
3.5mm x 3.5mm 20 VQFN |
图3所示的简化电路图显示了一个使用 OPA3S328实现的可编程增益跨阻放大器电路。 OPA3S328集成了可用于在数十个光电二极管电流范围内选择 TIA 增益的模拟开关。 第二级放大器使用开尔文检测连接来缓冲可编程增益 TIA 级、以消除由开关导通电阻、开关电阻漂移和非线性导致的误差。 因此、可设计一种低噪声、高带宽、高精度可编程增益 TIA、以执行光功率测量。
图3：用于光电二极管电流检测的开关开尔文检测连接和高阻抗缓冲器
-作者 Nicholas Rubalcava
