你必須了解的汽車顯示模塊的背光控制設(shè)計

跨阻抗或光電二極管配置的運算放大器(運算放大器)經(jīng)常用于整個汽車的背光控制，以便為駕駛員提供舒適的觀看體驗并節(jié)省電力。使用運算放大器代替更復(fù)雜的光傳感器可帶來更大的靈活性和定制。汽車顯示系統(tǒng) - 頭部單元，遠(yuǎn)程顯示器，集群或平視顯示器(HUD) - 利用電路檢測到的環(huán)境光水平，根據(jù)光強度或一天中的時間調(diào)整背光亮度，通常通過模擬 - 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)是將來自光電二極管的低電平電流轉(zhuǎn)換成有用的電壓。為此，運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許多不同的光源，包括可見光，紅外線和紫外線。當(dāng)光電二極管暴露在更多光線下時會產(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 - 電壓運算放大器對系統(tǒng)的性能至關(guān)重要?；プ杩狗糯笃鲗⒐怆姸O管與運算放大器的輸出電壓隔離開來，并降低光電二極管看到的阻抗。通常，此設(shè)計實現(xiàn)了具有低偏置電流的JFET或CMOS輸入運算放大器，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。 始終需要一個反饋電容來維持電路的穩(wěn)定性，從而補償運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，并且放大將在該極點頻率之上下降。因此非常有必要測量運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。

對于汽車功能，必須在運算放大器的非反相輸入端施加一個較小的偏置電壓，以便在沒有輸入電流時輸出不會在負(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)計為實現(xiàn)非反相運算放大器輸入端的電壓。另外，需要另外一個電容器來濾除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)計中可以找到用于正確設(shè)計電路的其他方法。還可以對以前的光電二極管放大器電路進行深入分析。

光電二極管放大器允許設(shè)計人員根據(jù)需要定制電路。 通過戰(zhàn)略性地選擇任何汽車級運算放大器或修改電路中的元件，設(shè)計人員可以控制增益，確保正確的輸入偏置電流，或增加補償以解決任何獨特的穩(wěn)定性問題。例如，設(shè)計人員可以定制光電二極管放大器電路的增益用于擴展ADC的輸入范圍。此外，還有許多汽車級運算放大器適用于每種特定應(yīng)用。例如，TI的TLV6001-Q1專為75μA的極低電平光電二極管電流而設(shè)計，可在1MHz的擴展帶寬上工作。另外，TI的LM2904-Q1由兩個獨立的頻率補償運算放大器組成，增益帶寬積為0.7 MHz。使用運算放大器為自動調(diào)節(jié)提供了經(jīng)濟的解決方案：這些運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，性能幾乎沒有增加。 TI提供各種運算放大器解決方案，以滿足各種特定需求。光電二極管放大器電路是一種簡單而靈活的方式，可自動調(diào)節(jié)許多汽車系統(tǒng)的背光。 TI廣泛的運算放大器和資源庫有助于正確的電路設(shè)計，使您能夠為背光控制量身定制完美的解決方案。汽車顯示系統(tǒng)中的跨阻抗配置將導(dǎo)致自動背光控制，其簡單，便宜且有效。