高速光电二极管前置放大器的使用初探

生活中的应用也愈发频繁，CD 播放器、控制电视机、空调的遥控设备中都有高速光电二极管的一席之地。

医疗中的x 射线也应用到了光电二极管。

前置放大器在高速光电二极管中十分重要，高速光电二极管将产生的光信号转为电流信号进而再转换为电压信号，在这一过程中前置放大器所扮演的角色可谓是十分的重要。

另外，前置放大器的使用在一定程度了减轻了处理弱光信号时高速光电二极管的输出信号发出噪音的情况。

普通的二极管是由PN 结组成的半导体器件，和普通的二极管一样，光电二极管也是由PN 结组成的半导体器件，也有导电性。

光电流、暗电流、灵敏度、响应时间等都都是高速光电二极管的主要参数。

1 高速光电二极管的基本工作原理
在给定光强度和光源的前提下，我们可以用短路电流来描述光电二极管的灵敏度。

通常我们规定100fc 为光电二极管光源的照度，2850K 为光电二极管光源的色温。

若发光二极管的面积小于1mm^2，则其短路电流最大不能超过一千PA，其大致范围应该在几到几百之间。

暗电流是指在没有光照时，电路中的反向电流小于0.1uA。

光电二极管的操作复杂，其对环境的要求也很高，比如在光电方式下其工作环境必须没有噪音、没有暗电流、没有偏置等，而光敏工作方式与之恰恰相反，它必须在有噪音、有暗电流的情况下才能够高速工作。

光电二极管的反馈电阻与电流决定了电路的灵敏度大小，只有严格遵循高速光电二极管前置放大器的关键技术指标才能够保证整个电路系统展现出最佳的设计效果。

光电二极管中最常使用的当属HP5082-4204，其灵敏度为350uA，在1mw 900nw 的测试条件下进行；面积为0.2mm^2，最大线性输出电流为100uA，电容为4PF，主要在10v 反向偏置的测试条件下进行，上升时间为10ns,并联电阻为10^11欧姆。

制作，高速光电二极管的材料直接影响了二极管的性能，硅、锗、砷化铟镓、硫化
工作的。

没有太阳时，反向电流太过微弱，称为暗电流，有太阳光时，反向电流称为光电流。

在光电二极管中，光是非常重要的，因为光可以带动电流的变化。

光的强度越大，高速光电二极管中的反向电流的也就越大。

在有太阳光时，光子会进入PN 结，并将自身带有的能量传至束缚电子中，在这一过程中，有些电子会借助能量来挣脱共价键，从而生成空穴对。

2 频率响应和稳定性分析
高速光电二极管和普通的二极管一样都是由PN 结组成的，而且还具有导电性。

但高速光电二极管放大器在结构上和普通光电二极管还有很大区别的，高速光电二极管的PN 结面积相对普通的二极管而言要大一些，而且为了更好地接受入射光照，高速光电二极管的电极面积应尽量小一些。

而且光电二极管的外壳上有一个专门接受光线的透明窗口，我们称之为VD。

VD 的主要目的是帮助高速光电二极管实现光电转换。

作为一个二阶系统，高速光电二极管的VFB 运放组成是由IV 转换器转换的。

因为电路系统中的反馈电阻远小于并联电阻，因此在计算中可以被忽略。

当放大器的电容远小于输入总电容时对放大器形成的极点频率影响很小。

3 运算放大器的选择
一个宽带FET 输入的放大器就是光电二极管的前置放大器，它拥有很小的输入偏执电流，其自身所特有的特性也决定了它能够检测出光电流。

在选择高速光电二极管前置放大器的运放时，为了增加带宽，应该尽量减小输入电容，增加增益带宽积。

在选择一个高速光电二极管前置放大器是否适合运放时，可以比较不同的FET 运放范围，比较其优值大小。

生产中常用的FET 主要有以下几种：AD645、AD823、AD734、AD744、AD745*、AD834、AD820等。

其中AD823的输入偏置电流为3pA,AD843的
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该设备在抗干扰能力和高可靠性等方面表现良好。

K1—K6型断路器分闸与合闸操作都需通过PLC 才能完成，如此便间接验证了PLC 具备较高可靠性。

一般来讲，电源由前端供给，然而从A 通信机楼现场实际观察得知，因该工程项目内涉及到很多前端电源，如此便加大了PLC 获取电源取变的难度。

基于此，设计者便在PLC 电源的基础上引进UPS 系统，目的在于进一步确保PLC 工作稳定性。

经改造后的系统涉及到自动、手动这两种工作方式，无论选择哪一种工作方式，都需要在PLC 的帮助下实现电路器间的电气联锁反应。

具体来讲，该系统实现功能有四种。

第一种：市电正常运转时，将1#B 和3#B 作为主变压器；2#B 作为备用变压器；
3 总结
文章以A 通信机楼为实践案例进行分析。

通过分析A 通信机楼电源运营现状，整合经验，围绕改造低压配电主接线、改造高压段等方面阐述了该通信机楼电源增容改造设计流程及内容。

参考文献
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用研究[J].通信电源技术,2014,31(5):28-30.
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偏置电流为600PA,AD744的偏置电流为100PA,AD845的偏置电流为500PA，AD745*的偏置电流为250PA,AD645的偏置电流为1.5PA，AD820的偏置电流为2PA,AD734的偏置电流250PA。

AD823的单位带宽增益频率为16MHZ，AD843的单位带宽增益频率为34HMZ，AD744的单位带宽增益频率为13MHZ，AD845的单位带宽增益频率为16MHZ，AD745*的单位带宽增益频率为20HMZ,AD645的单位带宽增益频率为1MHZ，AD820的单位带宽增益频率为1.9HMZ，AD734的单位带宽增益频率为4.5HMZ。

通过比较我们不难发现这几种常用的FET 的运放性能比较，以及其中每种FET 的特性。

4 结语
随着社会的发展，科学技术水平的提高，高速光电二极管在生活中的应用也愈发频繁，CD 播放器、控制电视机、空调的遥控设备中都有高速光电二极管的一席之地。

医疗中的x 射线也应用
到了光电二极管。

与普通的二极管一样，高速光电二极管也是由PN 结组成的， 高速光电二极管也具有单向导电性。

在光电二极管中，光是非常重要的，因为光可以带动电流的变化。

光的强度越大，高速光电二极管中的反向电流的也就越大。

参考文献
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