Собственно, имеем фотодиод (BPW21R), хочется с его помощью мерять уровень освещенности в диапазоне 1-100000 lx (соответствующий диапазон фототоков примерно от 10 нА до 1 мА). Идея измерять и интегрировать фототок возникла потому, что: а) появляется возможность калиброваться по эталонному источнику тока, а не эталонному люксметру, как при использовании "условно-логарифмического" фотогальванического режима; б) желание уйти от АЦП высокой разрядности (абсолютная точность не так важна, как большой динамический диапазон, соответственно, появляется возможность использовать АЦП интегрирующего типа - таймер+компаратор в предельном случае); в) желание уйти от схем с переключаемыми пределами; г) нежелание возиться с доставанием всяких хитрых компонентов, типа прецизионных АЦП, логарифмических усилителей и тому подобного добра.

К сожалению, реализация "в лоб" (GND-диод-*-конденсатор-VCC, в * подключен компаратор) страдает нелинейностью из-за того, что смещение диода в процессе интегрирования меняется, в результате чего вся конструкция получается заметно нелинейной. Появляется вопрос, как это малой кровью обойти: отвязаться от конденсатора каскадом с ОБ; сгородить токовое зеркало (примерно так, как предлагается применять например ADL5315); сразу строить интегратор на ОУ; забыть обо всем и компенсировать нелинейности программно?

Результаты моделирования по варианту номер два обнадеживают, но гложет червячок сомнения: получится ли на рассыпухе? Вариант: "забить и купить готовый датчик с цифровым выходом" не предлагать, хочется добить эту схему, да и абсолютное большинство готовых ALS всего до 10 klx.

О какой нелинейности Вы говорите?
Интегратор со сбросом, два компаратора, формирующие ворота для счетчика. Прикидка. Генератор 10 Мгц. Нестабильность срабатывания компаратора... пусть будет 1 мкс. Для точности 1% нужно 100 мкс. Это для максимального тока. 10 секунд получится для минимального тока. Если на одном конденсаторе сделать. Если переключать конденсаторы (пусть на два диапазона), то соотношение времен будет (корень из 100000 - 300). Что-то в этом роде.
Есть такие микросхемы IVC102 и др., которые сделали специально для Вас.
И поискать можно по форуму.

ACF2101 вам в помощь.

Нелинейность "лобового" решения. С этим можно жить, но не очень удобно - приходится использовать только часть доступного питающего напряжения, ну и отклик системы примерно похож на желаемый, но что там в действительности - .


Вполне устраивает, только я не понял зачем генератор 10М, если минимальное время интегрирования аж 100мкс.


Оно да, но хотелось бы на коленке. Если заказывать, то я сразу закажу какой-нибудь TAOS и не буду греть голову.
Форум этот я что-то проглядел, спасибо.


Там же ж +- 100 uA, а мне надо в 10 раз больше. Ну и цена....

Там до +-5 мА макс входной ток. Зато все в корпусе, конденсатор на кристалле.

1М было бы маловато. А цена же не растет с частотой. Это же прикидки. На выходе ОУ можно поставить эмиттерный повторитель чтобы ток увеличить. Счетчик предполагался на контроллере. Там же можно и ворота и компараторы найти. Иногда.
100 микросекунд получаются из 1% точности и плохой реакции компараторов. Найдете лучше или точность понизите - будет быстрее. На коленке... можно взять ОУ (с Вашими требованиями - почти любой) с внешним ключиком. Если подддиапазоны переключать, то все равно придется ключик ставить.

ну так не выпендривайтесь и ставьте нормальную микру Не забывайте вам ведь еще схему сброса надо добавить. Даже если это будет в герконовое реле конструкция будет весьма громоздкой по сравнению с интегральным интегратором за 5-10 $

Если всё равно потребуется АЦП, возьмите у того же TI DDC112. Недёшево, но 5-10 штук легко получить бесплатно. Да и решение "на коленке" по совокупности много дешевле не выйдет.

Всегда считал, что в обратном включении (в фотодиодном режиме) при постоянной засветке диод - практически идеальный источник тока.
В случае автогенератора на компараторе влияние нелинейности ВАХ не понятна, амплитуда пилы постоянна, даже если это кривая пила - форма её постоянна при разных частотах и зависимость частоты от среднего тока линейна.

Хм... а я считал, что, наоборот, источник тока он в прямом влючении. А в обратном - ему НУЖЕН источник стабильного тока, чтобы изменения проводимости диода преобразовать в колебания напряжения. Возможно, я и не прав, забыл уже всё...

Возможно, имелась в виду нелинейность вах цепи измерения диода в обратном включении?

С этим согласен. Но это если само напряжение пилы не используется для измерений, а используется только временной интервал. А если для измерений - то линейность пилы влияет на точность прямым образом.

Может невнятно выразился. Моя версия:
Если отвлечься от утечек и эмкости, эквивалентная схема диода источник тока (фототок) параллельно диоду имитирующему ВАХ включен. Есть два способа избавиться от нелинейности прямой ветки ВАХ диода: обратное включение (через диод ток не течёт, этот режим и имел ввиду) и режим короткого замыкания в фотогальваническом режиме (держим нулевое напряжение трансимпедансным усилителем). Если в фотогальваническом грузимся на высокоомную нагрузку (фотовольтарический режим) наблюдаем нелинейность прямой ветки ВАХ диода.

Имелось в виду некоторое несогласие с

На мой взгляд вполне можно измерять длительность или период при помощи компаратора с опорником (мне больше нравится автогенератор, чем измерение интервала, так как можно измерять длительность N периодов, где N - максимальное число периодов, укладывающися в интервал измерения, т.е. имеем приблизительно одинаковое относительное (в процентах) разрешение во всём динамическом диапазоне при одинаковом времени измерения).

Пять порядков реализуется на обычном логарифматоре, это классика. В принципе, без указания требования к точности, на обычном логарифматоре реализуется и десять порядков
Нелинейность логарифматора компенсируется учетом температуры при расчетах.
Постоянная времени интегратора будет удачно зависеть от освещенности, интегрируя шумы в области малой освещенности.
Не понял, что именно калибровать по источнику тока Вы собираетесь. В варианте с логарифматором постоянная Больцмана не нуждается в калибровке