Попытка экранировать фоточувствительную схему от окружающего света – задача нетривиальная. Можно было бы подумать, что достаточно просто закрыть схему руками, но это не решение. Например, работа пульсоксиметра зависит от прозрачности тканей человеческого тела. Заклеить фотодатчик черной изоляционной лентой тоже не получится, потому что свет каким-то образом способен проникать даже сквозь этот материал.
Поэтому будет справедливо сказать, что в некоторых фоточувствительных приложениях окружающий свет может быть проблемой. Осциллограмма на Рисунке 1 показывает реакцию трансимпедансного усилителя A1 с двуполярным питанием на прямоугольный световой сигнал в присутствии фоновой засветки. В таких условиях выходной сигнал усилителя смещен приблизительно на 3.5 В. Из-за того, что ток фотодиода может проходить только в одном направлении, трансимпедансный усилитель должен иметь внутреннее смещение. Комбинация внешней засветки и встроенного смещения усилителя дает общее смещение около 7.5 В, которое может быть откалибровано в системе. Однако при этом используется только один квадрант выходного диапазона усилителя. Более того, когда интенсивность измеряемого светового сигнала увеличивается до максимального уровня, выход усилителя начинает насыщаться.
 |
|
| Рисунок 1. | Выходной диапазон трансимпедансного усилителя охватывает только один квадрант. |
Схема восстановления постоянной составляющей на усилителе A2 содержит неинвертирующий интегратор, управляющий суммирующей точкой трансимпедансного усилителя через резистор R5 (Рисунок 2). Ток, проходящий через резистор R5, компенсирует ток фотодиода на частотах ниже частоты ноля передаточной функции интегратора. Для схемы восстановления постоянной составляющей на Рисунке 2 эта частота равна
Положение этого нуля можно настраивать, изменяя сопротивление резистора R5. Эта схема восстановления постоянной составляющей требует, чтобы действительные части ноля и полюса передаточной функции, вносимых элементами R3, C3, и R4, C4, совпадали. Выходные сигналы трансимпедансного усилителя с частотами выше частоты нуля передаточной функции непосредственно в суммирующую точку трансимпедансного усилителя не возвращаются.
 |
|
| Рисунок 2. | Схема восстановления постоянной составляющей расширяет диапазон выходных сигналов трансимпедансного усилителя до обоих квадрантов. |
Величина сопротивления R5 зависит от соотношения между частотами нуля и полюса. Полюс этой схемы находится на частоте
Если выходное напряжение схемы восстановления постоянной составляющей равно 10 В, сопротивление резистора R5 выше 100 кОм снижает частоту нуля и расширяет рабочий диапазон схемы восстановления. Комбинация частот ноля и полюса передаточной характеристики искажает выходной сигнал, если сопротивление R5 ниже примерно 10 кОм.
При использовании схемы восстановления постоянной составляющей на выходе трансимпедансного усилителя устанавливается напряжение примерно 0 В. Кроме того, схема восстановления смещает выходной сигнал трансимпедансного усилителя в линейную область работы усилителя A1.
