所示電路由三個精密的電流-電壓轉換器（跨導放大器）組成，每種顏色（綠光、紅光和藍光）對應一個。電流-電壓轉換器的輸出連接到Σ-Δ模數轉換器(ADC)的差分輸入，從而將測量值作為數字數據提供給微控製器以做進一步處理。

 

光強度轉換為電流

 

根據光強度，會有或多或少的電流流過光電二極管。電流和光強度之間的關係近似為線性
，如圖2所示。圖中顯示了紅光(CLS15-22C/L213R/TR8)、綠光(CLS15-22C/L213G/TR8)和藍光(CLS15-22C/L213B/TR8)光電二極管的輸出電流與光強度的特性曲線。

 

圖2. 紅光、綠光和藍光光電二極管的電流與光強度的特性曲線

 

然而，紅光、綠光和藍光二極管的相對靈敏度是不同的，因此每級的增益必須通過反饋電阻 RFB單獨確定。為此
，必須從數據手冊中獲取每個二極管的短路電流 (ISC))，然後在由其確定的工作點處獲得靈敏度 S (pA/lux)。RFB計算如下：

 

 

VFS,P-P 表示所需的全輸出電壓範圍（滿量程、峰峰值）；INTMAX 表示最大光強度，對於直射陽光，其為120,000 lux。

 

電流-電壓轉換

 

高質量的電流-電(dian)壓(ya)轉(zhuan)換(huan)要(yao)求(qiu)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)的(de)偏(pian)置(zhi)電(dian)流(liu)盡(jin)可(ke)能(neng)小(xiao)，因(yin)為(wei)光(guang)電(dian)二(er)極(ji)管(guan)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)在(zai)皮(pi)安(an)範(fan)圍(wei)
，偏(pian)置(zhi)電(dian)流(liu)較(jiao)大(da)會(hui)造(zao)成(cheng)相(xiang)當(dang)大(da)的(de)誤(wu)差(cha)。失(shi)調(tiao)電(dian)壓(ya)也(ye)應(ying)很(hen)小(xiao)。ADI公司的 AD8500 是此類應用的理想選擇
，其偏置電流典型值為1pA
，失調電壓最大值為1 mV。

 

模數轉換

 

為了進一步處理測量值
，光電二極管電流轉換成電壓後必須作為數字值提供給微控製器。為此可以使用具有多個差分輸入的ADC

，例如16位ADCAD7798。因此，測量電壓的輸出碼如下：

 

 

其中

 

AIN = 輸入電壓，

 

N = 位數，

 

GAIN = 內部放大器的增益係數，

 

VREF = 外部基準電壓。

 

為了進一步降低噪聲，ADC的每個差分輸入端均使用共模和差分濾波器。

 

所述的全部元器件都非常省電，使得該電路非常適合電池供電的便攜式現場應用。

 

結論

 

必須考慮諸如器件的偏置電流和失調電壓之類的誤差源。而且，ADC轉換器內部的放大因子會影響信號質量（跨導放大器的失調電壓會乘以ADC內部的增益，使失調電壓的誤差放大）
，從而影響最終的采樣結果。采用圖1所示電路可以相對輕鬆地將光強度轉換為電學量
，以供進一步數據處理。