如何将光强度转换为一个电学量! (如何将光强度转换为光速)
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图1.用于测量光强度的电路设计所示电路由三个精密的电流-电压转换器(跨导放大器)组成,每种颜色(绿光、红光和蓝光)对应一个。电流-电压转换器的输出连接到Σ-Δ模数转换器(ADC)的差分输入,从而将测量值作为数字数据提供给微*以做进一步处理。光强度转换为电流根据光强度,会有或多或少的电流流过光电二极管。电流和光强度之间的关系近似为线性,如图2所示。图中显示了红光(CLS-C/LR/TR8)、绿光(CLS-C/LG/TR8)和蓝光(CLS-C/LB/TR8)光电二极管的输出电流与光强度的特性曲线。图2.红光、绿光和蓝光光电二极管的电流与光强度的特性曲线然而,红光、绿光和蓝光二极管的相对灵敏度是不同的,因此每级的增益必须通过反馈电阻RFB单独确定。为此,必须从数据手册中获取每个二极管的短路电流(*C)),然后在由其确定的工作点处获得灵敏度S(pA/lux)。RFB计算如下:VFS,P-P表示所需的全输出电压范围(满量程、峰峰值);INTMAX表示最大光强度,对于直射阳光,其为,lux。电流-电压转换高质量的电流-电压转换要求运算放大器的偏置电流尽可能小,因为光电二极管的输出电流在皮安范围,偏置电流较大会造成相当大的误差。失调电压也应很小。ADI公司的AD是此类应用的理想选择,其偏置电流典型值为1pA,失调电压最大值为1mV。模数转换为了进一步处理测量值,光电二极管电流转换成电压后必须作为数字值提供给微*。为此可以使用具有多个差分输入的ADC,例如位ADCAD。因此,测量电压的输出码如下:其中AIN=输入电压,N=位数,GAIN=内部放大器的增益系数,VREF=外部基准电压。为了进一步降低噪声,ADC的每个差分输入端均使用共模和差分滤波器。所述的全部元器件都非常省电,使得该电路非常适合电池供电的便携式现场应用。结论必须考虑诸如器件的偏置电流和失调电压之类的误差源。而且,ADC转换器内部的放大因子会影响信号质量(跨导放大器的失调电压会乘以ADC内部的增益,使失调电压的误差放大),从而影响最终的采样结果。采用图1所示电路可以相对轻松地将光强度转换为电学量,以供进一步数据处理。