電路功能與優(yōu)勢

本電路提供一種用于LED的低噪聲、單電源電流驅動(dòng)器.所選的每個(gè)器件均采用3.0V單電源供電,與此同時(shí),保持極低的峰峰值噪聲.該信號鏈針對低功耗、低噪聲光通信和醫療應用進(jìn)行了優(yōu)化.

在典型的脈搏血氧儀應用中,LED接收到脈沖信號后,從高電流電平(如3/4量程)變?yōu)榈碗娏麟娖?如1/4量程).這些脈沖的"導通"時(shí)間通常只有數百微秒."導通"期間疊加于LED亮度水平上的峰峰值1/f噪聲,會(huì )影響整體測量的精度.電流輸出DAC的R-2R本身具有0.1Hz至10Hz低噪聲,即梯形電阻的阻性噪聲.將1.25V電壓施加于IOUT引腳時(shí),滿(mǎn)量程碼對應的VREF引腳上的電壓為1.25 V,而零電平碼對應的VREF引腳上的電壓為0V.

在這個(gè)信號鏈中,保持低噪聲的關(guān)鍵在于基準電壓源,其0.1Hz至10Hz噪聲僅為9μV峰峰值.此外,業(yè)界噪聲最低的精密CMOS放大器(1.23μV峰峰值).因此,整個(gè)電路的0.1Hz至10Hz典型噪聲僅為14.7μV峰值.
電路描述

圖1中的信號鏈顯示,電流輸出DAC 在反向(電壓切換)模式下工作,用來(lái)控制LED的亮度.關(guān)于反向模式的描述詳見(jiàn)數據手冊.在反向模式下,該器件可以接受1.25V低噪聲正基準電壓輸入,并提供1.25 V–1 LSB正滿(mǎn)量程輸出.是一款低噪聲、1.25V輸出精密LDO,可提供此低電壓,其高輸出電流和低靜態(tài)電流特性特別適合手持式醫療設備應用.

 
圖1.低噪聲LED驅動(dòng)器(原理示意圖:未顯示所有連接)
12位DAC產(chǎn)生的電壓驅動(dòng)運算放大器的同相輸入端.此電壓也出現在電阻R1上(它應是一個(gè)高精度電阻),并產(chǎn)生雙極性晶體管的集電極所需的電流.對于圖1所示電路,滿(mǎn)量程時(shí)二極管標稱(chēng)電流為56.6mA.低噪聲用來(lái)檢測流經(jīng)R1的電流.

采用R-2R結構,DAC內核噪聲非常低.信號鏈中的主要噪聲源是基準電壓源,其額定1/f噪聲典型值為9μV峰峰值.圖2顯示負端的0.1Hz至10Hz電壓噪聲,其中不包括LED(本例中為Hamamatsu L5766)所增加的噪聲.本電路使用標準2N3904 NPN雙極性晶體管驅動(dòng)LED.

 
圖2.A點(diǎn)測得的0.1 Hz至10Hz噪聲