简 介： 电路中的寄生电容有时会对线路产生很大的影响。串联使用LED光电检测电路，由于寄生电容器的不同部分会使整个检测电路板的不同部分呈现出不同的检测灵敏度。 ： ，，，，，
§01 背景介绍
??在新的裁判系统中，通过检测和计时，增加了感光条。相比与原来的电磁感应方式，它具有一定的优点：比如，检测灵敏度高，对于外界的电磁干扰具有很强的免疫能力。而且由于是PCB定制，形状固定，一致性好。然而，它对环境光的急剧变化更为敏感，特别是周围活动的人影变化也会误触发计时系统，不如电磁感应稳定。
??因此，这两种传感器在新版本的竞争系统中兼容，以便应用于各自合适的场合。
??下图为焊接感光板，采用黄色LED检测车模通过时带来的光线变化，对光线敏感。
??以下是上述感光板的电路图，将有45个LED串联后，连接到电源和三极管的基极之间。有光的时候，LED会有一定的反向电流流过。当任何一支LED如果被车模挡住，其反相电流会降低。三极管放大后，这种变化的电流过Rc将相应的变化电压送到裁判系统检测系统进行放大。
§02 奇怪现象
??在实际测试中，发现了一个奇怪的现象。即感光板的不同位置LED车模检测灵敏度不同。离三极管基极越近，灵敏度越高；离三极管远的基极灵敏度降低。
??这很奇怪，这些LED串联在一起，任何电流变化对三极管的基极电流都应该有相同的影响。为什么会有这样的区别？这种现象一开始就令人困惑。
??如下图所示，用手快速通过感光板，模拟车模过时对感光板的遮挡。
??对比感光板不同位置产生的电压变化，通过示波器观察三极管输出电压放大后的波形。
??下图显示了三极管基极的原理LED堵塞引起的电压变化可以看到电压上升和下降缓慢。
??下图显示了三极管基极附近LED当电流变化波形时，可以看到相应的波形变化非常快。
??正是因为感光板的不同位置LED由于三极管电流波形变化速度不同，检测灵敏度会有很大差异。靠近三极管基极的LED电流变化速度快，灵敏度高；三极管基极的原理LED如果电流变化缓慢，灵敏度就会降低。特别是对于快速通过的车型，如果速度快，慢变化的电流可能无法响应。
§03 问题分析
??那么问题来了，为什么不同位置的LED电流变化的速度如何？
??这需要考虑电路中寄生电容器分布的影响。地线层铺设在光传感器板的背面，可以有效地减少周围电磁场对电路板的影响。但这层地线也给电路带来了大量的寄生电容器。红色电路显示的寄生电容器是每个LED以及相关引线与背面底层之间的电容。
??从上图可以清楚地看出，在不同的位置LED电流变化信号导致三极管基极电路不同。远离三极管基极LED电流变化信号需要通过多级寄生电容器的低通滤波器到达三极管的基极，因此输出放大信号相对较慢。相反，靠近三极管基极的LED电流信号的变化导致三极管的放大信号非常快。
??到目前为止，问题应该已经找到了原因。那么如何验证这个解释呢？如何改进电路？
??一个简单的方法是把原来的单条放在一边LED将串联支路改为几个并联支路，可以有效缩短每个支路LED电流变化到三极管基极的距离，从而提高整个电路的相应速度。如下图所示。
??当然，这种并联也会带来一定的成本，即任何分支产生的电流变化信号不仅会影响三极管的基极电流，还会因其他电路的分流而减少，从而降低整个输出信号的范围。LED串联分解成多个支路的数量不能太多。
§04 实验验证
??下面是通过飞线将原来的单个飞线LED串联支路分为三个并联支路。测试感光电路板的性能。
??通过实际测试，可以看到这三段LED输出信号的检测速度基本相同，不同部分LED差异变小，整个感光板的灵敏度提高。
??有时候，这些看不到寄生电容器的麻烦其实更神秘。你遇到的问题越多，经验就越丰富。