一些用紅外光源構(gòu)成的模擬傳感器對(duì)光源的穩(wěn)定性要求很高。常見的砷化稼紅外發(fā)光二極管，其發(fā)光強(qiáng)度隨環(huán)境溫度、工作時(shí)間等因素的變化而變化，難以獲得光強(qiáng)穩(wěn)定的光源。因此，必須采用恒光源電路。

　　一、恒光源電路的基本原理

　　圖1是用精密穩(wěn)壓電源TL431供電的光源電路，z點(diǎn)的穩(wěn)定電壓為：

　　式中，Vref是TL431的基準(zhǔn)電壓，約為2.5V。紅外發(fā)光二極管V2的工作電流I為

　　I=（V2-VD）/R3（2）

　　式中，VD是紅外發(fā)光二極管的正向壓降，它是一個(gè)隨溫度變化的參數(shù)。由式（2）可見，溫度的變化必然引起I的變化進(jìn)而引起發(fā)光二極管發(fā)光強(qiáng)度的變化。根據(jù)式（1）、（2），可知如果能使R1的阻值受控于V2的輻時(shí)光強(qiáng)Iv，使R1與I2近似成反比關(guān)系，則當(dāng)某種原因造成光強(qiáng)Iv減弱時(shí)，有如下的變化過程：　　

結(jié)果又使光強(qiáng)穩(wěn)定在原來的數(shù)值。反之亦然。

　　據(jù)此設(shè)想，圖2所示恒光源電路框圖。圖中E/O即圖1中的發(fā)光二極管V1。光電轉(zhuǎn)換電路O/E截取光源的一部分光線轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，經(jīng)電壓放大、電壓電流變換電路VI/輸出一個(gè)電流去控制可變電阻R1的阻值，使R1與光源光強(qiáng)近似成反比關(guān)系夕從而形成一個(gè)光反饋的閉環(huán)系統(tǒng)，輸出光強(qiáng)幾乎不變的紅外光。

　二、實(shí)際的恒光源電路

　　電路見圖3。圖中2CR21型硅光電池V8和反相放大器A1構(gòu)成光電轉(zhuǎn)換電路，V8的陽極接人A1的負(fù)輸入端，該點(diǎn)為虛地點(diǎn)，V8截取光源Iv的一部分形哎短路電流Isc。之所以采用硅光電池是因?yàn)槠錅囟忍匦允掷硐耄移淅甭冯娏髋c入射光強(qiáng)線性關(guān)系好。反相放大器A1，輸必端A點(diǎn)的電壓為

　　VA=-IsCR1（3）

　　VA再經(jīng)A2放大，在電壓跟隨器A3的輸出端B點(diǎn)的電壓為

　　范圍內(nèi)（與實(shí)際工作情況相符）goc與Ic近似成線性關(guān)系，即輸出電阻rce與Ic近似成反比關(guān)系。因?yàn)檎麄€(gè)閉環(huán)是一個(gè)負(fù)反饋系統(tǒng)，當(dāng)光源因某種原因變?nèi)鯐r(shí)，將形成以下負(fù)反饋過程：

　　從而使光源光強(qiáng)穩(wěn)定在原來的數(shù)值。

　　威爾遜電流源的特點(diǎn)是電流穩(wěn)定性很好。在Iv不變的條件下，Ici幾乎不因溫度變化而受影響。可以看出，它是用電流負(fù)反饋來穩(wěn)定電流的。若由于環(huán)境溫度上升造成Ic增加，則Ic3也增加。因?yàn)镮c2=Ic3，Ic2也增加，而IR8=IC2+IB1，Icl也隨之減小，結(jié)果維持Ic1基本不變。換句話說，IC1和rce1只受光強(qiáng)變化的影響而不受環(huán)境溫度變化的影響。

　　圖3中C1至C6各電容是為抑制高頻干擾和高頻自激而接入的。穩(wěn)定電壓V2經(jīng)射極跟隨器為發(fā)光管提供工作電流I，可減小TL431的動(dòng)態(tài)工作范圍，進(jìn)一步提高穩(wěn)定性。