微弱光信號的光電探測放大電路的設(shè)計
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在直流段和較低頻率時噪聲電壓的放大倍數(shù)為1+Rf／RD，由于Rf1，因此開始此階段近似等于1，隨著頻率的增加(轉(zhuǎn)折頻率為fzf=1／[2πRf(ci+cs)]，噪聲增益曲線首先由于CD的作用開始升高，直至由于電容Cs的作用而停止；在高頻段，噪聲增益被限定在1+Ci／Cs(Ci=CD+ Cia)，由于Cia比較小，一般近視認(rèn)為Ci≈CD。由此可見，RD越大，CD越小，對噪聲的影響越小，而加入Cs可限制高頻段的噪聲增益。從圖中還可知，信號帶寬為fpf=1／(2πRfCs)，可知，Rf阻值太大的話，會嚴(yán)重影響信號帶寬。因此，選擇Rf時，要同時考慮電路閉環(huán)增益和信號帶寬，從中選擇一個合理的阻值。
3 優(yōu)化電路設(shè)計
經(jīng)光電二極管轉(zhuǎn)換的電信號通常都很微弱，很容易受外界噪聲的干擾。因此放大電路中對噪聲的抑制變得極關(guān)重要。從圖3可以看出，減少噪聲有兩種措施，一種是減少噪聲增益。在反饋電阻Rf上并聯(lián)一個電容Cf，使得噪聲增益變?yōu)?+Ci／(Cs+Cf)。實驗驗證，加上Cf并沒有使電路的總輸出噪聲減少很多，只是有所減少。另外一種更為有效的抑制噪聲的方法是限制噪聲帶寬。抑制噪聲帶寬有兩種措施，一是減少放大器的開環(huán)增益帶寬。理想情況是使放大器的開環(huán)增益減少到信號帶寬的截止點，不過這對放大器的選擇變得非常有限。二是通過退耦相位補償?shù)姆椒p少噪聲帶寬，其電路原理如圖4所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/167617.htm
電路在放大器的輸出和探測電路的輸出之間加了一個RC低通濾波電路，濾掉經(jīng)過放大的噪聲和放大器本身的噪聲。電容Cc用來補償Rc濾波電路帶來的相位滯后。電容Cs用來補償因光電二極管結(jié)電容CD引起的相位滯后，抑制噪聲增益峰值。一般使Rc≈Ro，Ro是放大器的等效輸出電阻，一般根據(jù)經(jīng)驗取值，通常認(rèn)為Ro≈50 Ω，
，
。調(diào)整Cc的值可以去除振蕩。這種情況下的噪聲頻譜圖如圖5所示，陰影部分為濾除的噪聲。增加CL的值，將使得AOL’往左移，減少更多的噪聲，但要注意不要影響信號帶寬。
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