电工优优今天要和大家分享的运算放大器电路精确控制光的强度实例详解相关信息，接下来我将从运算放大器经典电路,集成运算放大器的基本运算电路,运算放大器加法器电路这几个方面来介绍。
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在利用光来控制一个过程的应用中，要长期保持工厂设定的发光强度需要一个控制电路来监控发光状况，并控制供给光发射器件的电流以保持输出恒定，采用一个简单的运算放大器电路就可为许多应用提供精确的光强度。即便发光器件老化，通过调整LED电流，一个控制环也可维持恒定的光强度。
本文讨论了该电路的一个实例：
图1
随着时间的推移，最初校准得很好的光源也会变差。随着LED的老化，其电流-发光转换比率会降低，发光强度也会变弱。要长期保持工厂设定的发光强度需要一个控制电路来监控发光状况，并控制供给光发射器件的电流以保持输出恒定。这种配置适合以下应用：用于精确光强度测量的光强度测定应用、针对伺服系统精确光定位的控制应用，以及光参考测试设备等。
光电二极管特性
光电二极管（Photo-Diode）和普通二极管一样，也是由一个PN结组成的半导体器件，也具有单方向导电特性。但在电路中它不是作整流元件，而是把光信号转换成电信号的光电传感器件。普通二极管在反向电压作用时处于截止状态，只能流过微弱的反向电流，光电二极管在设计和制作时尽量使PN结的面积相对较大，以便接收入射光。光电二极管是在反向电压作用下工作的，没有光照时，反向电流极其微弱，叫暗电流；有光照时，反向电流迅速增大到几十微安，称为光电流。光的强度越大，反向电流也越大。光的变化引起光电二极管电流变化，这就可以把光信号转换成电信号，成为光电传感器件。
硅光电二极管跟PN结二极管的结构类似，只不过前者的P层有点薄。P层厚度可进行调整以使光的波长能被检测到。跟其它二极管一样，光电二极管也有电容，电容大小与加在其上的反偏压成正比，典型值范围为2-20pF。光电二极管有正极和负极，可工作于正向模式（电流从正极流向负极）或反向模式（电流从负极流向正极）。当光电二极管工作于反向模式（正极为负）时，在某一给定频率上其发光线性特别好，这在设计控制电路时尤其有用。
原型设计
图2
在图2中，一个原型电路用于分析带运算放大器的控制环。该电路驱动一个PNP晶体管，晶体管再给LED提供电流来产生光源。LED所发出的部分光会照到光电二极管上，再转换成很小的电流，一般只有10μA左右。
图3
图3给出了该电路的一个实例，它采用国家半导体公司的LMV2011精密运算放大器。参考电压由该公司的LM4041-1.2器件产生，它提供固定的1.225V参考电压，该器件的电流设定为约10mA，正处于其工作范围的中间。VBIAS由两个精度为1%的电阻产生，电压值设定为约1V。VREF和VBIAS之间的差值除以RG，就可得出控制环封闭的光电二极管电流。要注意的是，VBIAS须小于VREF，否则电路不能工作。如果光电二极管电流为10mA，那么RG应该为0.2×10E-6或20.0k。
采用一个4.7k的电阻来限制PN200APNP晶体管基极电流，该电阻将电流限定在1mA左右。该晶体管的（值约为100，因此它所提供的最大电流约为 100mA，这已经超出小型SOT-23封装的散热范围。为防止晶体管的过高热量，将一个限流电阻与LED或激光二极管串联，使该二极管达到最大工作负荷，从而限定晶体管集电极的电流。如果需要更大的电流，则须选用集电极电流大的晶体管，而且要采用SOT-223等较大的封装。为了限定电路带宽以维持稳定性，选用一个15pF的电容与光电二极管电容并联（在1.2VBIAS时其电容大小也约为15pF），从而将放大器的工作频率限定在250kHz左右。
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