許多成像產(chǎn)品正在轉(zhuǎn)向更高效的基于 LED 陣列的解決方案，并遠離激光或燈等傳統(tǒng)技術(shù)。應用電阻分壓器可實現(xiàn) LED 的線性正向偏置，以便正常運行。然而，由于任何 LED 的偏置點都可能隨溫度變化——以及由于實際設(shè)備到設(shè)備的可變性——特定偏置點的可編程性隨后成為精密電路的要求。

利用數(shù)字電位器 (DPOT)、脈寬調(diào)制 (PWM) 或精密數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC) 是解決偏置點可編程性的常用方法。但此類解決方案還需要低成本、小尺寸和高度集成。選擇正確的架構(gòu)就變成了一個重要的問題。在這篇博文中，我將討論不同的低側(cè) LED 偏置拓撲選項及其各自的權(quán)衡。

基于 DPOT 的偏置

LED 通常會被電流偏置；圖 1 說明了可編程電流源的最基本實現(xiàn)，它使用具有可調(diào)分流基準的典型 DPOT。改變齊納二極管兩端的電壓會改變該電路的電流。雖然齊納方法是有效的，但一個主要的缺點是它需要額外的組件，這會導致材料清單 (BOM)、占位面積和最終成本增加——這在偏置 LED 陣列時尤其明顯。此外，晶體管的基極至發(fā)射極電壓（V BE）也可能隨溫度和集電極電流而變化，這對于設(shè)計來說可能是更不理想的。

圖 1：基于 DPOT 的偏置

基于 PWM 的偏置

也可以使用 PWM 信號代替 DPOT 和齊納二極管來編程偏置點。在這種情況下，偏置點對應于 PWM 信號的直流值。雖然實施起來很簡單，但這樣的電路還需要每個通道一個 PWM 發(fā)生器，這可能難以支持，具體取決于您使用的微控制器（如果有的話）。另一個考慮因素是連續(xù) PWM 還會產(chǎn)生潛在的失真和與電磁干擾相關(guān)的問題。

使用精密 DAC 的簡單偏置方法

解決偏置點可編程性的另一種方法是使用簡單的精密 DAC 來提供偏置電路。圖 2 描述了這種配置，包括使用 10 位、8 通道、緩沖電壓輸出 DAC53608。這種方法提供了具有最小尺寸和最低 BOM 成本的電路。

但是請記住，與之前的電路一樣，晶體管的 V BE內(nèi)可能存在漂移，并且由于預期的 V BE下降，輸出還可能需要靠近接地軌的一些裕量。

圖 2：可編程 LED 偏置電路

雖然 V BE會隨溫度和集電極電流而變化，但在將電路置于具有增益的較大反饋環(huán)路內(nèi)的應用中，您可以忽略此類變化。話雖如此，可能會擔心開環(huán)和不采用溫度校準的應用程序。由于溫度和集電極電流引起的V BE漂移會導致系統(tǒng)級增益誤差和滿量程誤差。

補償這種 V BE變化的一種可靠方法是將電路置于放大器的反饋環(huán)路內(nèi)，如圖 3 所示。該電路非常適合需要高精度的應用；唯一的缺點是額外的放大器。

圖 3：使用緩沖器的V BE補償

圖 4 顯示了另一種補償 V BE 的方法：使用一對匹配的 P 溝道 N 溝道 P 溝道和 N 溝道 P 溝道 N 溝道晶體管來抵消電壓變化和任何裕量。如您所見，該電路有助于平衡精度、解決方案尺寸和成本的優(yōu)勢。

圖 4：無緩沖器的VBE補償

表 1 比較了每種拓撲?；诰?DAC 的解決方案在許多方面都優(yōu)于其他方法。8 位和 10 位分辨率的通用精密 DAC 已充斥市場很長時間，但 DAC53608（及其器件系列）提供了最新的半導體技術(shù)，可實現(xiàn)易于實現(xiàn)的、更小、超低成本的 LED偏置解決方案。

表 1：LED 偏置拓撲的比較

DAC53608 是小型 DAC 系列中的首款產(chǎn)品，是一款采用 3 毫米 x 3 毫米 QFN 微型封裝的八通道緩沖電壓輸出 DAC。它提供單電源操作，還提供 8 位引腳兼容版本 DAC43608。這些 DAC 提供一個 I 2 C 接口，其器件地址可以使用單個硬件引腳配置為多達四個不同的值，從而允許使用多達 32 個通道而無需 I 2 C 緩沖器。