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1、科技信息○机械与电子○SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION2007年第27期微弱光信号检测电路的设计与实现龚涵1陈浩宇2(1.许昌学院电气信息工程学院河南许昌461000;2.北京航空航天大学电子信息工程学院中国北京100083)【摘要】本文从PIN光伏探测器的特性入手,针对光电检测中放大微弱信号而带来的信噪比和稳定性问题,设计了一种具有电压、电流滤波和相位补偿功能的低噪声光电信号放大电路,并对电路进行了实验分析和实用化处理。【关键词】微弱信号;光电检测;前置放大TheDesignandRealizationofanO
2、ptic-ElectricDetectingCircuitforweaksignalGonghanChenHaoyu【Abstract】ThispaperbasedonthefactorsofPINphotodiodemonitoring,inviewoftheproblemofsignaltonoiseandstabilityofcircuitofphotoelectricdetectionforweaksignal,weproposedapre-amplifiercircuitwhichcanimproveSignalto-Noisea
3、nddecreasethebandwidthofnoise.Alow-noiseamplifiercircuitofphotoelectricdetectionisdesigned,withthefunctionsoffilterandphasecompensation.Ourdiscussionfocusesondesignandexperimentofprimeamplificationcircuit.Wealsoindicatethematters,whichneedattentionforpracticeandapplication
4、.【Keywords】weeksignal;photodiodemonitoring;pre-amplifier0.引言对于要检测的直流弱信号,频率比较低,主要要求其线性度好,噪在光电探测领域,大多数探测器需要将接收到的光信号转换成电声低,所以一般采用暗电流较小的不加偏置电压的光电压模式进行精流信号,而实际信号处理电路则是以电压作为处理信号的。因此,如何确测量分析。而对于交流信号而言,出于对响应度的考虑,用于高速情将电流信号尽量无失真地转变为电压信号是应用工程师关注的焦点。况下,一般采用光电导模式。所以,对于10nW-100nW的直流信号进
5、传统电路中应用低噪声电阻来完成这种转换,但是低噪声电阻转换对行检测时,采用光电压模式。微弱信号的信噪比损失较大,更为严重的是,这种转换使系统的增益在对输入微弱光信号检测电路的设计中,对于运算放大器的选择和带宽形成尖锐的矛盾。因此在设计系统并选择放大器时,经常会陷直接影响着整个电路的性能,可以说运算放大器的选择对于电路起着入信噪比、系统带宽、系统增益之间相互矛盾的沼泽中[1]。光信号测量至关紧要的作用,根据运算放大器本身的参数性能选择合适的用于特中常常会出现背景噪声或干扰很大而待测信号十分微弱、几乎被噪声定场合的运算放大器是非常重要的。通常对
6、运算放大器(OP)的要淹没的情况。这样就使得通过光电探测器转换后得到的光信号的信噪求有:①失调电压;②输入偏流;③输入噪声密度;④速率;⑤电源电流比(S/N)很小,所以,对于微弱信号检测电路的设计变得非常重要。对于10nW-100nW的信号进行检测,因为输入的光功率只有数1.光电检测电路的设计十nW级别,按照光电探测器的响应度,经过光电探测器输出的光电微弱光信号检测电路设计,包括以下几个部分,首先对于光信号流也只有数十nA而已,所以在运算放大器的选择方面尤为关键。输进行光电转换,通过光电探测器将光功率转换为光电流,之后经过前入偏置电流对于整
7、个放大电路将会有很大的影响,如果输入偏置电流置放大器将光电流转化成为电压形式,再通过运算放大器对于转化的为nA级甚至更大的话,那么相对输入的信号就很难检测,所以为了获信号进行第二级放大,变成可检测信号。光电转换的基本原理是当被取较好的信噪比,一般要求输入偏流比输入的信号小至少两个数量级测光照射到光探测器上时,产生相应的光电流,即将光信号转化成电别,才能达到较好的效果。而另一方面,因为放大器的放大程度不可能信号。而对于微弱信号检测中,前置放大起着至关重要的作用。微弱信是无穷大,对于光电转换信号进行前级放大时输出的电压信号一般为号检测原理框图如
8、图1.1所示:mV级别,所以输入失调电压又成为运算放大器选择必须考虑的一个重要参数。而前置放大时的噪声处理也很大程度上决定了整个电路的性能,输入噪声密度这一参数也是选择运放是需要
