电路功能与优势

本电路提供一种用于LED的低噪声、单电源电流驱动器。所选的每个器件均采用3.0 V单电源供电，同时保持极低的峰峰值噪声。该信号链针对低功耗、低噪声光通信和医疗应用进行了优化。

在典型的脉搏血氧仪应用中，LED接收到脉冲信号后，从高电流电平（如3/4量程）变为低电流电平（如1/4量程）。这些脉冲的“导通”时间通常只有数百微秒。 “导通”期间叠加于LED亮度水平上的峰峰值1/f噪声，会影响整体测量的精度。电流输出DAC的R-2R本身具有0.1 Hz至10 Hz低噪声，即梯形电阻的阻性噪声。电流输出DAC AD5452用在“反向”模式下，以便支持单电源应用。将1.25 V电压施加于IOUT引脚时，满量程码对应的VREF引脚上的电压为1.25 V − 1 LSB，而零电平码对应的VREF引脚上的电压为0 V。

在这个信号链中，保持低噪声的关键在于基准电压源 ADR127 ，其0.1 Hz至10 Hz噪声仅为9 μV峰峰值。此外，AD8655是业界噪声最低的精密CMOS放大器（1.23 μV峰峰值）。因此，整个电路的0.1 Hz至10 Hz典型噪声仅为14.7 μV峰峰值。

电路描述

图1中的信号链显示，电流输出DAC AD5452在反向（电压切换）模式下工作，用于控制LED的亮度。关于反向模式的描述详见AD5452数据手册。在反向模式下，该器件可以接受1.25 V低噪声正基准电压输入，并提供1.25 V – 1 LSB正满量程输出。必须注意，采用此配置时，DAC梯形电阻中的开关没有相同的源极至漏极驱动电压，因此该电流输出DAC只能接受低输入电压(<1.5 V)。这就导致各开关的导通电阻不同，从而降低DAC的积分线性。ADR127是一款低噪声、1.25 V输出精密LDO，可提供此低电压，其高输出电流和低静态电流特性特别适合手持式医疗设备应用。

 
图1. 低噪声LED驱动器（原理示意图：未显示所有连接）

12位AD5452 DAC产生的电压驱动运算放大器的同相输入端。此电压也出现在电阻R1上（它应是一个高精度电阻），并产生双极性晶体管的集电极所需的电流。对于图1所示电路，满量程时二极管标称电流为56.6 mA。低噪声AD8655用来检测流经R1的电流。

AD5452采用R-2R结构，DAC内核噪声非常低。信号链中的主要噪声源是基准电压源ADR127，其额定1/f噪声典型值为9 μV峰峰值。图2显示AD8655负端的0.1 Hz至10 Hz电压噪声，其中不包括LED（本例中为Hamamatsu L5766）所增加的噪声。本电路使用标准2N3904 NPN双极性晶体管驱动LED。
 
图2. A点测得的0.1 Hz至10 Hz噪声

常见变化

其它合适的DAC有16位单通道AD5543 或14位AD5446。双通道DAC同样适用，例如AD5447（12位）和AD5545（16位）。AD8656是AD8655的双通道版本。

其它低噪声精密运算放大器也适用，例如ADA4841-1 和ADA4841-2 。

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