光电探测器接收的信号通常很弱,光电探测器输出的信号通常深埋在噪声中。
因此,为了处理这种弱信号,通常需要执行预处理,大部分噪声被滤除,弱信号被放大到后续处理器所需的电压幅度。
以这种方式,必须输出其幅度合适并且已经通过前置放大器电路,滤波器电路和主放大电路滤除了大部分噪声的待检测信号。
在该光伏模式下工作的光电二极管上没有电压降,因此它是零偏置的。
这样,影响电路性能的关键寄生元件是CPD和RPD,这将影响光电探测电路的频率稳定性和噪声性能。
CPD由光电二极管的P型和N型材料之间的耗尽层的宽度产生。
耗尽层越窄,结电容的值越大。
相反,较宽的耗尽层(例如PIN光电二极管)将表现出更宽的光谱响应。
硅二极管结电容的范围从大约20或25 pF到几千pF。
光电二极管的寄生电阻RPD(也称为“分流”电阻器或“暗”电阻器)与光电二极管的偏压有关。
与光伏电压模式相反,光电导模式中的光电二极管具有施加到光电传感器元件两端的反向偏压。
当该电压施加到光电检测装置时,耗尽层的宽度增加,从而大大减小了寄生电容CPD的值。
寄生电容值的减小有利于高速操作,然而,线性度和偏移误差尚未得到优化。
该问题的折衷设计将增加二极管漏电流IL和线性误差。
为了使电路设计简单并具有良好的信噪比,信号也由带通滤波器处理。
为了确保测量的准确性,该设计在前置放大器电路之后增加了一个二阶带通滤波器电路,以消除有用信号频带之外的噪声,包括前置放大器引入的环境噪声和噪声。
这里使用的有源带通滤波器可以选择特定频带中的信号并抑制频带外的信号。
F1和f2分别是上限和下限截止频率,f0是中心频率,频率带宽是:B = f2-f1 = f0 / Q其中Q是品质因数,Q值越大,增益越大随着频率的变化衰减得越快。
这是因为当中心频率恒定时,Q值越大,频带越窄,滤波器的选择性越好。
有源滤波器是包含有源组件的滤波器电路,例如半导体晶体管和集成运算放大器。
与无源滤波器相比,这种滤波器具有体积小,重量轻,价格低,结构牢固,集成度高的特点。
该运算放大器输入阻抗高,输出阻抗低,开环增益高,稳定性好,结构简单,性能优良。
该设计使用放大器进行设计。
本文研究了光电探测系统的原理和设计方法。
通过从经济和实用的角度选择和设计相关的光电转换装置和前置放大器,确定关键部件的参数。
实际使用证明:该设计可满足一般光电检测应用的需要。