用于光探測(cè)和測(cè)量的光環(huán)形振蕩器傳感器
環(huán)形振蕩器廣泛地應(yīng)用在時(shí)鐘產(chǎn)生和系統(tǒng)定標(biāo)的集成電路中。芯片制造商經(jīng)常用新的制造技術(shù)制造環(huán)形振蕩器和測(cè)量其振蕩頻率。這提供了有關(guān)數(shù)字電路基本構(gòu)建單元—反向器電路傳播延遲時(shí)間的直接信息。
簡(jiǎn)單的環(huán)形振蕩器由奇數(shù)個(gè)反向器串聯(lián)構(gòu)成,最后級(jí)的輸出饋入第1級(jí)的輸入。從反饋通路分接輸出并緩沖輸出,使其有更好的時(shí)鐘性能。與諧振和張弛 振蕩器不同,環(huán)形振蕩器可以提供多相時(shí)鐘波形,每個(gè)時(shí)鐘來自單獨(dú)反相器的輸出而且相鄰反相器輸出的相位是不同的。環(huán)形振蕩器所產(chǎn)生的方波頻率f為:
f=1(2Ntpd)
其中N是環(huán)形振蕩器鏈路中的反向器數(shù),tpd是所用反相器的傳播延遲。本文所述的光使能環(huán)形振蕩器可以方便的用于探測(cè)光和測(cè)量光強(qiáng)非常小的變化。
光環(huán)形振蕩器電路,它是由5個(gè)電阻加載的雙極反向器級(jí)組成的。電路中所用光電晶體管BP×38是Siemens Microelectronics 公司的產(chǎn)品。環(huán)形振蕩器外部1個(gè)附加晶體管級(jí)是用做為緩沖器級(jí),以改善輸出波形和提供驅(qū)動(dòng)電流緩沖。BP×38是中等增益的NPN硅光電晶體管,封裝為 T018金屬管殼,帶1個(gè)集成的平面透鏡。它具有90度寬接收角,這很容易自由空間耦合。它具有300nA室溫暗電流。
做成1個(gè)環(huán)形晶體管可接收光,而把其他晶體管閉鎖,把它們的透鏡涂上黑色。當(dāng)上電時(shí),電路振蕩并產(chǎn)生方波,其占空比敏感于光強(qiáng)度的小變化??梢詷?gòu)建兩個(gè)相同的電路,其中1個(gè)電路用做無光參考。然后,可用鎖相環(huán)精確測(cè)量兩個(gè)通道之間的相位差。
用655nm紅光半導(dǎo)體激光器二極管照射,在入射光強(qiáng)度小于50微瓦時(shí)可引起1個(gè)全時(shí)間周期的最大時(shí)鐘相移。對(duì)于光強(qiáng)度的較大變化,振蕩頻率本身是變化的,并將指明光的存在是否。
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評(píng)論