LEDのオン/オフ変調を行う最速の方法は？

LEDをすばやく（マルチメガヘルツ範囲）オン/オフ変調する必要があります。それは高出力LEDです。これを行うためのよく知られた方法を見つけるのに苦労しました。単にFETで電圧を切り替えるとLEDがすぐにオンになりますが、フォールタイムに苦しみます。それを解決するために、いくつかの異なる解決策があると思います。何か案は？

ターンオフの根本的な問題は、電圧勾配をオフにした後、しばらくの間電流が流れ続けるという点で、電荷キャリアがpn接合をインダクタのように少し動作させることだと思いますが、これに関する参照を見つけました。

レーザーダイオードをはるかに高速に変調できることを知っています。

編集：この質問には多くのビューがあるので、コンテキストを追加しましょう-このアプリケーションは、飛行時間型CMOSセンサーを使用した3Dカメラでした。基本的に、あなたは光を送り出し、それはイメージされるシーンで跳ね返り、イメージセンサーは送られた光と受け取った光の間の位相差を識別することができます。高速で深い変調は、3D画像の解像度が向上し、ノイズが少なくなることを意味します。この特定のアプリケーションでは、20 MHzが目標変調速度でした。

この方法でデータを送信しようとしている場合、0％-100％に変調しようとしないでください。10％-90％に行けば、これはずっと速くなります。

急速にオフにするには、プッシュプル構成の2つのトランジスタ、PNP + NPNまたはN-MOSFET + P-MOSFETが必要です。これにより、「オフ」状態のLEDがグランドに短絡します。BJTで高速を達成する方が簡単です。

1〜5MHzを超える必要がある場合は、飽和防止ショットキーダイオードを追加する必要があります。

試してみるもう1つのことは、4つのBJTからのブリッジ回路です-LEDの残留電荷をさらに高速に除去します（LEDはオフ状態で逆バイアスされるため）が、私はそれを試していません。逆バイアスが多すぎると、一部のLEDが死ぬ可能性があります。

LED自体は消灯するのに少し時間がかかりますが、数MHzはまだ可能だと思います。

あなたの問題は、LEDを切り替えるために使用されるトランジスタのオフ時間であるようです。コレクターではなくエミッターからLEDを駆動してみてください。ロジック出力は、NPNのベースを直接駆動し、コレクターを電源に接続し、エミッターを抵抗器に、次にLEDに、次にグランドに接続します。トランジスタは飽和しないため、すぐにオフになります。ベースは積極的に低電圧に強制されています。これはまた、すぐにオフにするのに役立つはずです。

このWebサイトには、高速LEDスイッチング用の簡単な回路があります。 http://www.fiber-optics.info/articles/light-transmit_diode_led 試したことはありませんが、私は同じ問題に取り組んでいます。連続運転後、最速のターンオフ時間が必要

Brian O'Reganが投稿したリンクから関連情報を追加するにはが完全な回答として：

このドキュメントでは、デジタルLEDドライブ用の3つの共通/一般的な回路について言及しています。

1. シリーズ駆動
2. シャント
3. オーバードライブとアンダードライブを備えたシャント

1.シリーズ

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

• Q1はLEDを直接切り替えます

プロ：平均電源電流が低い
Con：低速（<30-50 Mb / s）

2.シャント

^{この回路をシミュレートする}

• Q1はLEDをシャントするため、急速放電==高速ターンオフ時間

利点：高速（1倍の数倍）
Con：消費電力が大きい（LEDがオンのときよりもLEDのときの方が回路に多くの電流が流れます！）

3.オーバードライブとアンダードライブを備えたシャント

^{この回路をシミュレートする}

拡張2。

• C1はQ1のスイッチング時間を短縮します
• R3、R4、C2はターンオンでオーバードライブを提供し、ターンオフでアンダードライブを提供
• R3 + C2の典型的なRC時定数== LEDの立ち上がり/立ち下がり時間

長所：結果の速度が2よりも速い。
短所：慎重に選択した値が必要-それ以外の場合は破壊的

概要：

• 高性能LEDおよびドライバー設計の場合、光学立ち上がり時間は1.5nsに短縮できます。
• ほとんどのLEDのターンオフ時間は遅くなります。
• ここでは、慎重な設計により、2.5nsの光ターンオフ時間に到達できます。
• 多くの場合、動的応答を改善するために小さな（ピーク駆動電流の数パーセント）プリバイアス電流を使用することをお勧めします。そのため、LEDは逆バイアスになりません。

これらのすべての概念により、生産準備完了セットアップの動作速度は約270 Mb / sに達します。

この情報はすべて、リンクされたドキュメントからのみ取得されます。自己実験は行われていません。

これは元の回答の編集が大きすぎると感じました。それが間違っている場合は、情報を編集に移動させていただきます。

「トランジスタドライバー」を使用してLEDを駆動することを検討しましたか？（または、「トランジスタドライバー」を使用することを意図した方法で、トランジスターを駆動するために使用することを検討してください。それがLEDを駆動しますか？）

私は、マイクロチップMCP14628、Texas Instruments TPS28226など、お気に入りの電子供給Webサイトで入手可能なデバイスについて話しています。これらのデータシートはすべて、10 nsで高容量負荷を切り替えることができると主張しています。（うまくいけば、あなたのLEDははるかに容量が少なく、それらのチップはそれをより速く切り替えることができます）。

ps：各トランジスタドライバのデータシートには、「ピークパワー」の大きな数字が記載されています。その数は、非常に短いパルスに対してのみ有効です。多くの場合、LEDには、連続電力定格の約4倍の「ピーク電力」定格があります。私が最もこと聞く光通信システムが注意深くこのようなシステムは、それをオフにし、冷却させる前に、多くても1つのまたは2つのビット時間にするためにLEDやレーザをオンに設計されている-そのような別名一の二エンコーディングとしてマンチェスタ符号、及び4分の1エンコード PPMとも。

一部のIrDAデバイスは16 Mbit / s、96 Mbit / s、または1 Gbit / sで通信できるという噂があります。これはあなたがやりたいことに十分近いですか、あなたはすぐに何かを買うことができますか？それとも、棚から何かを購入し、それを開けて、比較的小さな変更を加えますか？

Zetex FMMT 413、415、または417 TAでアバランシェトランジスタ回路を作成しました。コンデンサの代わりに、Blumlein回路のように50オームの同軸ケーブルを使用しました。これにより、小さなSMT緑色LEDを駆動し、約7 nsの立ち上がり時間と約10 nsのパルス幅（Blumlein回路の同軸ケーブルの長さで決定）を得ました。アバランシェトランジスタ用のHV電源が必要です。

私は論文で見たこの回路を追加したかった。それはオーバードライブとアンダードライブの両方を持っていますが、3と比較する方法がわかりません。少なくともオフのときは、電力を低くする必要があるようです。繰り返しますが、充電時に正の電流ピークと放電時に負の電流ピーク（およびそれらに関連する電圧スパイクがダイオードに印加される）で揚げないように値を慎重に設定する必要がありますが、TVSはLEDを保護し、速度を犠牲にすることなくコンポーネントの選択を重要にします。

私はまだこの回路を使用していませんが、LEDがオフのときにバイアスされるように、MOSFETと並列の大きなバイアス抵抗でターンオン速度を改善できるかもしれません。ただし、これにはMOSFETのリーク電流で十分な場合もあれば、電流のピーキングでは不要な場合もあります。トランジスターの速度が何らかの制限要因になった場合、飽和を防ぐためにエミッターまたはソースフォロワーに変更することもできます。

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

あなたのアプリケーションが何なのかわかりませんが、この範囲の高輝度LEDドライバーは興味を持っていますか？

http://www.maxim-ic.com/datasheet/index.mvp/id/5274

他にも同様のものがあります。

私は以前に高速パルスを調べたことがあり、最終的にこの論文の回路のようなものを実装することになりました（関連するパワーポイントでの品質の向上）。これは実質的に電流パルス整形回路であり、「ナノ秒パルスLED」で検索するとさらに多くのことがわかります。