基于APD的光電探測器電路研究與設計_第1頁
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文檔簡介

1、    基于APD的光電探測器電路研究與設計光電探測器電路用于對光電轉換器件輸出的微弱電壓或電流信號進行放大、處理和整形輸出。對于不同探測用途而采用的光電轉換器件不同，與之配合使用的光電探測器電路性能也因此而不同。如果用來進行光電轉換，則重點考慮的是器件的光電轉換效能和匹配方式。這里介紹一種用雪崩光電二極管(APD)與光電探測器電路匹配使用的最佳方法。針對如何提高光電信號前置放大器信噪比這一關鍵問題，進行了分析和實踐。在設計電路過程中，除了電路   光電探測器電路用于對光電轉換器件輸出的微弱電壓或電流信號進行放大、處理和整形

2、輸出。對于不同探測用途而采用的光電轉換器件不同，與之配合使用的光電探測器電路性能也因此而不同。如果用來進行光電轉換，則重點考慮的是器件的光電轉換效能和匹配方式。這里介紹一種用雪崩光電二極管(APD)與光電探測器電路匹配使用的最佳方法。針對如何提高光電信號前置放大器信噪比這一關鍵問題，進行了分析和實踐。在設計電路過程中，除了電路結構的考慮外，對工藝的考慮也是必須的。由于電路結構設計、工藝設計考慮周全，設計的光電探測器電路信噪比高。這里還介紹通過用自制的噪聲發生器對光電探測器電路進行定量的分析，測算出探測器的增益和信噪比。該研究是設計滿足各種光電信號轉換電路的一個重要步驟。1 器件的選擇11 提高

3、APD的光電轉換效能    雪崩光電二極管(Aualanche Photo Diode，APD)的光電轉換效能主要是對信號有倍增作用，它比一般光電二極管的功率電平所產生的響應高幾十或幾百倍。倍增與偏壓有關，反偏壓越大，倍增G也越大，如圖1所示。一旦電壓達到某個值，APD會被擊穿，此電壓就是雪崩電壓VB。設置APD的工作點一般略小于VB，如圖2所示。    未調制時，由平均光通量P0所產生的散粒噪聲引起的電流波動Ic可表示為：      由于熱噪聲和放大器內部產生的噪聲引起的電流波動Ib

4、為：      對噪聲源模型的特征和噪聲進行分析。當信號光強度取最大振幅值Pmax時，電流值Jsmax為：      利用這些公式可以計算由光信號變換成電信號時的信噪比為：      因為光電檢測器內部阻抗很大，可看作電流源，所以若檢測器的負載阻抗大的話，則Ib2就下降，結果使得SNR增加，所以一般負載電阻取得較大，但不能太大。若加大負載電阻，則放大器輸入端的時間常數CR對頻帶的限制增強，高頻信號成分受到抑制，而這兩方面的需求卻是互相制約，互相矛盾的。然而，Ib2的減小所引起SNR的增加與高頻信號衰減所引起SNR下降可得到補償。要放大頻率在10 MHz范圍內的信號，光電檢

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