技术专题 / 光学与电感

光电流变大，为什么反而读不准？

从直流光电流占用摆幅入手，分清光学接收、跨阻放大、采样和细分的职责。

核对于 2026.10.24

把LED电流调大，SIN/COS幅值先增加，随后波形变平、角度误差变大。此时继续加细分位数没有用：有效信息可能在到达ADC之前已经被削掉。

直流也占用放大器摆幅

光电检测到的信号可写成 $I(u)=I_0+I_1\cos(2\pi u)$ ，其中 $u$ 是一个光栅周期内的归一化位移。理想跨阻级为：

V(u)=V_b-R_f I(u)

作一个完全设定的电路算例：偏置 $V_b=2.5$ V，允许输出0.2～3.1 V， $R_f=100$ kΩ，直流20 µA，交流峰值2 µA。输出是0.5 V附近的±0.2 V，范围0.3～0.7 V，仍在允许窗口。

若光照整体翻倍，直流40 µA、交流4 µA，理想输出中心变成−1.5 V。这已经越界。即使真实电路把电压限制在下电源附近，ADC仍能得到“很稳定”的数字，却不能恢复原来的正弦。

增大 $R_f$ 同样会放大直流与交流，而且还会改变与输入电容有关的稳定性和带宽。上面的理想乘法只用于检查摆幅，不是跨阻电路完整设计公式。

固定机械位置和后端增益，分档改变光量，保存每级可访问节点的直流、交流峰值和波形。若跨阻输出已削平，就先恢复余量；若模拟波形完整而数字值贴边，再查ADC。不要只存最终角度，否则无法判断信息在哪一级丢失。

光照更强有时有利于信噪比，但直流处理、输入电容与输出余量必须同时允许。反射绝对码还要看亮暗对比，不能用光电流总和替代可判读能力。

具备直流消除或自动增益的前端可以扩大适用范围，但还要检查其可跟踪范围、启动过程和光量突变后的恢复时间。控制环把输出拉回中间电平，不等于此前的削顶样本已经有效；恢复期间的角度应按具体器件状态处理。