汽車(chē)顯示模塊的背光控制是怎么一回事

跨阻抗或光電二極管配置的運(yùn)算放大器（運(yùn)算放大器）經(jīng)常用于整個(gè)汽車(chē)的背光控制，以便為駕駛員提供舒適的觀看體驗(yàn)并節(jié)省電力。使用運(yùn)算放大器代替更復(fù)雜的光傳感器可帶來(lái)更大的靈活性和定制。汽車(chē)顯示系統(tǒng) - 頭部單元，遠(yuǎn)程顯示器，集群或平視顯示器（HUD） - 利用電路檢測(cè)到的環(huán)境光水平，根據(jù)光強(qiáng)度或一天中的時(shí)間調(diào)整背光亮度，通常通過(guò)模擬 - 數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）或微控制器單元（MCU）。

光電二極管放大器電路的目標(biāo)是將來(lái)自光電二極管的低電平電流轉(zhuǎn)換成有用的電壓。為此，運(yùn)算放大器采用光電二極管配置，如下圖所示。光電二極管可以檢測(cè)許多不同的光源，包括可見(jiàn)光，紅外線(xiàn)和紫外線(xiàn)。當(dāng)光電二極管暴露在更多光線(xiàn)下時(shí)會(huì)產(chǎn)生更大的電流，從而增加電路的輸出電壓。選擇最佳的電流 - 電壓運(yùn)算放大器對(duì)系統(tǒng)的性能至關(guān)重要?；プ杩狗糯笃鲗⒐怆姸O管與運(yùn)算放大器的輸出電壓隔離開(kāi)來(lái)，并降低光電二極管看到的阻抗。通常，此設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了具有低偏置電流的JFET或CMOS輸入運(yùn)算放大器，以減少DC誤差并降低由于降低的輸入電流噪聲引起的噪聲。

最簡(jiǎn)單的跨阻抗放大器僅由反饋電阻和反饋電容組成，如下圖所示。反饋電阻設(shè)置運(yùn)算放大器的增益，可以使用所需的最大和最小電壓以及 從光電二極管看到的最大電流。 始終需要一個(gè)反饋電容來(lái)維持電路的穩(wěn)定性，從而補(bǔ)償運(yùn)算放大器反相輸入端的光電二極管電容。 所用電容的值應(yīng)基于所選的反饋電阻值和放大器所需的帶寬。 由于反饋電阻和反饋電容的組合，將形成極點(diǎn)，并且放大將在該極點(diǎn)頻率之上下降。因此非常有必要測(cè)量運(yùn)放的增益帶寬以保證電路的穩(wěn)定，該增益帶寬取決于光電二極管的結(jié)電容，運(yùn)算放大器的差分輸入電容，反相輸入的共模輸入電容以及反饋電阻和電容的選擇值。

對(duì)于汽車(chē)功能，必須在運(yùn)算放大器的非反相輸入端施加一個(gè)較小的偏置電壓，以便在沒(méi)有輸入電流時(shí)輸出不會(huì)在負(fù)電源軌上飽和，就像在黑暗中一樣。通常，正電壓電源的電阻分壓器用于偏置地上的同相輸入，如下圖所示。通常，0.1 V偏置電壓被認(rèn)為是可接受的，偏置網(wǎng)絡(luò)電阻可以設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)非反相運(yùn)算放大器輸入端的電壓。另外，需要另外一個(gè)電容器來(lái)濾除Vref電壓，并且與直接連接到地的電阻器并聯(lián)放置。電容器的值直接影響轉(zhuǎn)角頻率，應(yīng)設(shè)計(jì)得足夠低，以防止電源噪聲傳遞到輸出端。該反向偏置將導(dǎo)致從零反向偏置情況下減小的光電二極管結(jié)電容，但電路的響應(yīng)將更快。另外，反向偏壓改善了高頻性能。在該光電二極管放大器電路設(shè)計(jì)中可以找到用于正確設(shè)計(jì)電路的其他方法。還可以對(duì)以前的光電二極管放大器電路進(jìn)行深入分析。

光電二極管放大器允許設(shè)計(jì)人員根據(jù)需要定制電路。 通過(guò)戰(zhàn)略性地選擇任何汽車(chē)級(jí)運(yùn)算放大器或修改電路中的元件，設(shè)計(jì)人員可以控制增益，確保正確的輸入偏置電流，或增加補(bǔ)償以解決任何獨(dú)特的穩(wěn)定性問(wèn)題。例如，設(shè)計(jì)人員可以定制光電二極管放大器電路的增益用于擴(kuò)展ADC的輸入范圍。此外，還有許多汽車(chē)級(jí)運(yùn)算放大器適用于每種特定應(yīng)用。例如，TI的TLV6001-Q1專(zhuān)為75μA的極低電平光電二極管電流而設(shè)計(jì)，可在1MHz的擴(kuò)展帶寬上工作。另外，TI的LM2904-Q1由兩個(gè)獨(dú)立的頻率補(bǔ)償運(yùn)算放大器組成，增益帶寬積為0.7 MHz。使用運(yùn)算放大器為自動(dòng)調(diào)節(jié)提供了經(jīng)濟(jì)的解決方案：這些運(yùn)算放大器的成本低于每1千美元0.25美元，而執(zhí)行相同功能的集成電路每1千克成本為1.14美元，性能幾乎沒(méi)有增加。 TI提供各種運(yùn)算放大器解決方案，以滿(mǎn)足各種特定需求。光電二極管放大器電路是一種簡(jiǎn)單而靈活的方式，可自動(dòng)調(diào)節(jié)許多汽車(chē)系統(tǒng)的背光。 TI廣泛的運(yùn)算放大器和資源庫(kù)有助于正確的電路設(shè)計(jì)，使您能夠?yàn)楸彻饪刂屏可矶ㄖ仆昝赖慕鉀Q方案。汽車(chē)顯示系統(tǒng)中的跨阻抗配置將導(dǎo)致自動(dòng)背光控制，其簡(jiǎn)單，便宜且有效。

來(lái)源：Teardown