интегратор фототока., посоветуйте/покритикуйте схемное решение. Опции

[slanted]

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.

[st232bd]

источник тока он в прямом влючении. А в обратном - ему НУЖЕН источник стабильного тока, чтобы изменения проводимости диода преобразовать в колебания напряжения

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.

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

Имелось в виду некоторое несогласие с

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

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).