一些用紅外光源構(gòu)成的模擬傳感器對光源的穩(wěn)定性要求很高。常見的砷化稼紅外發(fā)光二極管，其發(fā)光強度隨環(huán)境溫度、工作時間等因素的變化而變化，難以獲得光強穩(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點的穩(wěn)定電壓為：

　　式中，Vref是TL431的基準電壓，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的變化進而引起發(fā)光二極管發(fā)光強度的變化。根據(jù)式（1）、（2），可知如果能使R1的阻值受控于V2的輻時光強Iv，使R1與I2近似成反比關(guān)系，則當某種原因造成光強Iv減弱時，有如下的變化過程：　　

結(jié)果又使光強穩(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，經(jīng)電壓放大、電壓電流變換電路VI/輸出一個電流去控制可變電阻R1的阻值，使R1與光源光強近似成反比關(guān)系夕從而形成一個光反饋的閉環(huán)系統(tǒng)，輸出光強幾乎不變的紅外光。

　二、實際的恒光源電路

　　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的負輸入端，該點為虛地點，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為其溫度特性十分理想，且其辣路電流與入射光強線性關(guān)系好。反相放大器A1，輸必端A點的電壓為

　　VA=-IsCR1（3）

　　VA再經(jīng)A2放大，在電壓跟隨器A3的輸出端B點的電壓為

　　范圍內(nèi)（與實際工作情況相符）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。因為整個閉環(huán)是一個負反饋系統(tǒng)，當光源因某種原因變?nèi)鯐r，將形成以下負反饋過程：

　　從而使光源光強穩(wěn)定在原來的數(shù)值。

　　威爾遜電流源的特點是電流穩(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。因為Ic2=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的動態(tài)工作范圍，進一步提高穩(wěn)定性。