Jste zde

Vstupní obvody pro optické měření vzdálenosti

Jan Robenek, 21. Srpen 2009 - 7:26

MAX3806 vhodným způsobem převádí jinak zanedbatelné amplitudy proudu fotodiody na dostatečně velký napěťový obraz, určený k dalšímu zpracování. Použitelná šířka pulsů začíná již na 30 ns.

Maxim představuje první transimpedanční zesilovač s dynamickým rozsahem 130 dB, přepínatelným zesílením a citlivostí již od nA rozsahu. S takovou výbavou splňuje MAX3806 základní požadavky, kladené např. na přijímací jednotku v rámci optického měření vzdáleností (Receiver for Optical Distance Measurement). Uplatnění tudíž najde v senzorech laserového paprsku u přenosných měřidel vzdálenosti nebo také v průmyslových a automobilových aplikacích (LIDAR).

Zapojení obvodu MAX3806 při jeho typické činnosti

MAX3806 je tvořen lineárním předzesilovačem s vysokým zesílením. Po splnění požadavku na jednoduché napájení +5.0 V pak převádí informaci o velikosti proudu, který protéká střídavě navázanou fotodiodou, přímo na výstupní napěťový signál (single – ended). Vstupní obvody přitom umí zpracovat pulsy se šířkou již od 30 ns.

Převodní charakteristika – výstupní napětí jako funkce vstupního proudu

Zesilovač si zachovává svou linearitu pro vstupující amplitudy v rozsahu od 42 nAp (SNR = 3) až do 40 μAp. Ustojí rovněž přetížení v podobě signálu o velikosti až 2 mAp. Koncový stupeň output stage (stage – stupeň, jindy také lešení nebo jeviště) byl vhodně navržen pro buzení vysokoimpedanční zátěže, které tak umí s minimální výkonovou ztrátou dodat potřebný napěťový rozkmit.

Blokový diagram MAX3806

Zisk předzesilovače je řízen pomocí pinu GAIN (60 kΩ nebo 30 kΩ). Nechybí ani vestavěný útlumový článek (14 dB), přístupný za výrazného přispění pinu ATT (attenuator). Koncový stupeň je dále možné v případě potřeby i zakázat a uvést tak do stavu vysoké impedance (high impedance).

Nastavení zisku a jeho vliv na linearitu včetně šířky pásma

Součástka je dostupná ve 12pinovém pouzdru TQFN o rozměrech 3 x 3 mm. Teplotní rozsah pokrývá oblast od -40 °C až do +105 °C.

Příklad vícenásobného použití obvodu MAX3806 s multiplexovanými výstupy

Základní vlastnosti MAX3806:

Napájecí napětí +5 V
Linearita až do 40 μAp
Proudové přetížení až do 2 mAp
Ztrátový výkon (Power Dissipation) 50 mW (+5.0 V)
Šumové pozadí
- Noise Density 1.5 pA/√Hz (60 kΩ)
- Input-Referred Noise 14 nArms (60 kΩ)
Volitelný zisk (60 kΩ, 30 kΩ)
Volitelný útlumový článek 14 dB