Программа Сервисный Центр
0

Две функции светодиода: излучатель и фотоприемник


Любой диод с p-n переходом обладает той или иной степенью фоточувствительности к свету определенной длины волны. Спектральная характеристика диода с p-n переходом зависит от целого ряда факторов, включая тип материала, глубину перехода и тип корпуса. Корпуса большинства устройств должны подавлять чувствительность к лучистым потокам, чтобы свет не нарушал основную функцию прибора. Однако корпуса некоторых устройств и особенности их конструкции позволяют неплохо принимать свет. Наиболее распространенные светочувствительные компоненты – фотодиоды и фототранзисторы – способны воспринимать и измерять свет от разнообразных источников. Еще одним типом чувствительных к свету диодов, использовать которые для фотоприемных приложений обычно не приходит в голову, являются светодиоды. Светодиоды, корпуса которых рассчитаны на излучение светового потока, могут служить узкополосными фотодетекторами. Такие устройства подходят для приложений, в которых они служат в качестве спектрально-селективных избирательных фотоприемников или преобразователей. Более подробную информацию по оптоэлектронным устройствам можно найти в [1]…[4].

Две функции светодиода: излучатель и фотоприемник
Рисунок 1.Существенное перекрытие кривых чувствительности и
спектра излучения позволяет использовать светодиод
как для передачи, так и для приема.

Чувствительность светодиода к свету, и особенно на частоте его излучения, зависит в основном от объемного поглощения материала и глубины перехода. Фоточувствтельность светодиодов с низким объемным поглощением в районе пика излучения невысока, и, соответственно, генерация электронно-дырочных пар низкая. Инфракрасные излучатели на основе GaAs с длиной волны 940 нм в области пика излучения имеют сравнительно хорошую чувствительность к свету, благодаря большому объемному поглощению. На Рисунке 1 показаны относительные характеристики чувствительности и спектра излучения для светодиода OSRAM SFH409. Инфракрасный GaAs светодиод с пиком излучения на длине волны 940 нм имеет полуширину спектра излучения, равную 50 нм. В режиме фотоприемника пик находится на длине волны 920 нм, а полуширина спектра излучения равна 55 нм. Как видно из Рисунка 1, длина волны пика характеристики чувствительности короче длины волны пика излучения, но две кривые в значительной степени перекрывают друг друга. Благодаря этому перекрытию светодиод может служить преобразователем света. Блок-схема полудуплексного приемопередатчика, в котором используется это свойство светодиода, приведена на Рисунке 2.

Две функции светодиода: излучатель и фотоприемник
Рисунок 2.В этом полудуплексном приемопередатчике светодиод
используется и для передачи, и для приема.

Здесь светодиод связывает две встроенные системы через оптоволоконный кабель или, в пределах видимости на коротких дистанциях, – напрямую. На Рисунке 3 приведена схемная реализация приложения, изображенного на Рисунке 2. Схема может осуществлять однонаправленную передачу данных между двумя встроенными системами со скоростями до 250 Кбит/с. Схема состоит из драйвера светодиода, предусилителя и выходного компаратора. Драйвер управляет излучением светодиода при передаче данных, а на время приема отключает вывод Tx от светодиода. Вывод Tx подключен к транзистору Q1 через резистор R1. Когда вывод Tx не используется для передачи (уровень «лог. 1»), транзистор Q1 выключен, и ток светодиода равен нулю. Активация вывода Tx («лог. 0») включает транзистор Q1. Резистор R2 задает уровень выходной мощности светодиода. Для минимизации искажений импульса в линии связи следует установить такой уровень мощности, который компенсировал бы потери через передающую среду. При питании схемы напряжением 5 В сопротивление резистора R2 должно быть между 50 Ом и 220 Ом.

Две функции светодиода: излучатель и фотоприемник
Рисунок 3.Один сдвоенный операционный усилитель и горсть компонентов
превращают светодиод в устройство двойного назначения.

Предусилитель состоит из резистора R4, выполняющего функцию шунтового преобразователя тока в напряжение, и быстродействующего неинтвертирующего усилителя напряжения (IC1A). Резисторы R3 и R4 создают на входе IC1A небольшое смещение в несколько милливольт, поддерживающее рабочую точку усилителя в линейной области. Для этой конструкции выбран быстродействующий операционный усилитель OPA2350, выпускаемый компанией Texas Instruments. Устройство, имеющее rail-to-rail входы и выходы и произведение ширины полосы пропускания на коэффициент усиления, равное 38 МГц, может работать от одного источника питания с напряжением от 2.7 до 5 В. Крутизна преобразования предусилителя зависит от сопротивлений резисторов R4, R5 и R6. При указанных на Рисунке 3 номиналах резисторов крутизна равна приблизительно 220,000. Компаратор IC1B преобразует выходной сигнал предусилителя в напряжения логических уровней. Входной порог компаратора задается подстроечным резистором R8. При правильной установке порога вы можете получить хорошую симметрию импульсов при различных уровнях мощности входного сигнала. Цепочка R9, C1 обеспечивает гистерезис для сигналов переменного тока и дополнительный форсирующий эффект для более быстрого переключения компаратора. Кроме того, R9 ограничивает импульсные токи на выводе 5 микросхемы IC1B при переходах из «лог. 1» в «лог. 0».

При передаче данных схема передатчика управляет предусилителем и компаратором. На это время для защиты внутренних цепей схемы от передаваемых данных и исключения ошибок из-за переполнения UART на линии Tx/Rx необходимо устанавливать уровень «лог. 1». Цепочка R10, D1 изолирует приемник UART от любых изменений уровней, происходящих на линии Rx. При переключении между режимами передачи и приема в программе должна быть предусмотрена задержка на время восстановления предусилителя. Типичное время восстановления составляет от 10 до 20 мкс. Обратите внимание, что при использовании микроконтроллеров класса 8051, у которых функции выходных подтягивающих резисторов выполняют полевые транзисторы, работающие в режиме обеднения, диод D1 надо заменить p-n-p транзистором с соответствующим базовым резистором.

 
 
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.
 
 
 
Обратная связь

Наши партнеры

 

Опросы

Есть ли справедливость в жизни?
Конечно есть, уверен!
Вроде как должна быть, но...
Затрудняюсь ответить...
Какая справедливость? О чем Вы?
Эх.., нет правды на свете!

 

Облако тегов

Требуется для просмотраFlash Player 9 или выше.

Показать все теги
 

Календарь публикаций

«    Октябрь 2017    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
 
 

Архив новостей

Сентябрь 2017 (4)
Август 2017 (36)
Июль 2017 (32)
Июнь 2017 (42)
Май 2017 (45)
Апрель 2017 (47)
 
Наверх Сервисные мануалы Даташиты Ремонт LCD, ЖК телевизоров LG Samsung Скрипт программы "Сервисный центр"