第4章光电信号检测电路3技巧.ppt

4.5 前置放大器;通常要求性能良好的低噪声放大器作为光检测器件的前置放大器。因此如何设计和应用低噪声放大器，如何将一定偏置状态下的检测器件与前置放大器耦合是必须考虑的重要问题。;4.5.1 放大器的噪声;2、等效输入噪声;输出电压和输出噪声:;等效输入噪声电压为:;Et是源电阻的热噪声 ;3、En和In的测量;4、噪声系数—描述放大器的噪声性能;噪声系数是对放大器引起信噪比恶化程度的量度，一个好的放大器应该是在源热噪声的基础上增加尽可能少的噪声，使噪声系数F接近于1。或者说使放大器的输出信噪比接近于输入信噪比。;可得：;5、噪声匹配;4.5.2 前置放大器的低噪声设计;1. 噪声匹配的方法; 有源器件的最佳源电阻Rs是频率的函数。随频率的升高，场效应管R0迅速减小，因此结型场效应管在高频（几十兆Hz）时也仅适于源电阻较小情况。PNP晶体管适于Rs小；NPN晶体管适于Rs大的情况。;② 采用输入变压器实现噪声匹配 这种方法用于解决信号源电阻Rs小于最佳源电阻R0时的噪声匹配问题，如采用热电偶检测器件时就是这样。;③ 利用并联放大器的方法实现噪声匹配 用N个全同的放大器并联连接。当各放大器的输入阻抗满足：;④ 无源器件的选取 无源器件包括电阻、电容、耦合变压器等。 低噪声电路中，一般都选用金属膜电阻器和绕线电阻器，因碳质与碳膜电阻的噪声指数较大（一般为十几到几十微伏/伏以上）；而金属膜电阻器可做到小于0.2~1uV/V左右。 电容器的选择：主要用损耗角小的云母电容和瓷介电容来降低噪声。在大容量电容中，则选用漏电流很小的钽电解电容。 耦合变压器的构成主要考虑在外加磁场作用下，由于磁化不连续性而表现出的磁起伏噪声和外界干扰引入的噪声，因此要有好的磁屏蔽和静电屏蔽。 ;2 . 低噪声放大器的屏蔽与接地;为了更好地消除地干扰和空间电磁场干扰，还经常采用双屏蔽技术，其中，内屏蔽采用浮空方式以消除地干扰，外层屏蔽采用多点接地以消除电磁场干扰。;3 . 低噪声电路对电源电路的要求;4.5.3 检测器件和放大电路的连接;② 电压放大型 光电二极管与负载电阻并联接于IC放大器正端，RL取1M??，光电二极管处于开路工作状态，输出近似理想的开路电压。;③ 阻抗变换型 光电二极管具有恒流源特性，内阻大，不宜与负载直接连接。采用阻抗变换器（如场效应管为前级的IC运放）将高阻抗电流源变换成低阻抗电压源，可实现信号幅度的最大输出。 ;4.6 光电检测电路举例