光电二极管前置放大

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光电二极管前置放大器设计

光电二极管前置放大器设计

光电二极管前置放大器设计许多常用传感器的输出阻抗超过几兆欧,因此,其相应的信号调理电路必须仔细设计,以满足低偏置电流、低噪声和高增益的要求。

本文分析介绍光电二极管前置放大器,文中讨论了与高阻抗传感器信号调理电路有关的问题,并提供了实际解决方案。

光电二极管前置放大器设计光电二极管在受到光照时,会产生一个与照度成正比的小电流,因此是很好的光电传感器,可广泛应用于精密光度计、高速光纤接收器等领域。

光电二极管的等效电路如图1所示。

光电二极管灵敏度的标准规定方法之一是对来自严格定义的光源给定的光强确定它的短路电流ISC。

最常用的光源是工作在2 850K色温下的白炽钨灯。

在100fc(呎-烛光)照度(相当于阴天的光强)下,对于小面积(小于1mm2)二极管的短路电流通常是数皮安(pA)到数百微安(μA)。

短路电流在6~9个数量级的光强范围呈理想线性变化,因此常被用作绝对光强的测量。

光电二极管两端的开路电压随光强呈对数变化,但因为其温度系数很大,所以二极管电压很少用于光强的精密测量。

分路电阻RSH在室温下通常是1000MΩ左右,且温度每增加10 ℃就减少1/2。

二极管电容CJ随结面积和二极管偏压而变化,对于结面积很小的二极管,零偏压时的典型CJ是50pF。

光电二极管可以以两种模式工作,一是零偏置工作(光伏模式,如图2a),一是反偏置工作(光导模式,如图2b)。

在光伏模式时,光电二极管可非常精确地线性工作;而在光导模式时,光电二极管可实现较高的切换速度,但要牺牲线性。

在反偏置条件下,即使无光照,仍有一个很小的电流,叫做暗电流(无照电流)。

在零偏置时则没有暗电流,这时二极管噪声基本上是分路电阻产生的热噪声。

在反偏置时,由于导电产生的散粒噪声成为附加的噪声源。

在设计光电二极管过程中,通常是针对光伏或光导两种模式之一进行最优化设计的,而不是两种模式的使用都是最优化。

将光电二极管电流转换为可用电压的简便方法,是用一个运算放大器作为电流——电压转换器(如图3所示)。

脉冲激光测距接收电路的设计

脉冲激光测距接收电路的设计

脉冲激光测距接收电路的设计脉冲激光测距技术是一种常见的测量距离的方法,广泛应用于工业、环境监测和机器人领域。

而脉冲激光测距接收电路是实现这一测量方法的关键部分。

脉冲激光测距接收电路的设计旨在实现精确、稳定地捕捉激光脉冲信号,并将其转化为数字信号以进行距离计算。

下面将介绍几个关键要素,以帮助您理解脉冲激光测距接收电路的设计。

第一个要素是接收器设计。

脉冲激光测距接收电路通常采用光电二极管或光电二极管阵列来接收激光脉冲信号。

这些接收器需要具备高灵敏度和快速响应的特点,以确保准确地接收到激光信号。

第二个要素是前置放大器。

由于激光脉冲信号很弱,需要通过前置放大器将信号放大到适合后续处理的水平。

前置放大器还需要具备低噪声特性,以确保测量结果的精确性和稳定性。

第三个要素是时间测量电路。

脉冲激光测距需要测量激光从发射到接收的时间差,因此时间测量电路是脉冲激光测距接收电路的核心部分。

常用的时间测量电路包括计数器、时钟和触发器等组件,用于精确测量时间差并将其转化为数字信号输出。

第四个要素是滤波器。

为了去除噪声和干扰信号,脉冲激光测距接收电路通常需要加入适当的滤波器。

滤波器可以是低通滤波器或带通滤波器,具体根据实际应用需求来选择。

最后一个要素是模数转换器。

脉冲激光测距接收电路需要将模拟信号转换为数字信号进行距离计算。

模数转换器可以是单通道或多通道的,具体选择取决于系统的要求和设计目标。

综上所述,脉冲激光测距接收电路的设计涉及到接收器设计、前置放大器、时间测量电路、滤波器和模数转换器等要素。

合理地设计这些要素,可以实现精确、稳定的脉冲激光测距功能。

一种光电探测系统前置放大电路的设计

一种光电探测系统前置放大电路的设计

3 前置放 大器 的设计
光 电探测 器前 级放 大 电路 的设 计 通常从 两方
∞ = [ fC+ C) 2 A R( A f ]
() 2
若杂 散 电容很小 , 《 C, ‘ =A ( 。 CA 则 I ) / RC) : 可见 , 阻放 大器 的带 宽 比一般 高 阻 抗放 大 器 的 跨 带宽 至少展 宽 了 A 倍 , 但是 , 实际 上 A 不 能无 限 制增 大 , 着 A 的增 大 其 中 杂 散 电容 会 随 之 增 随 大 , 且为 了增 大 A 必 须要 增 加 放 大 器 的 级数 , 并 这 样 会增加 附加 相移 , 引起不 稳定 。 同时 , 反馈 电
本文采用较小结电容和较快响应时间的国产 光电接收二极管( I ) D 30 , PN G 3 1Y 其结电容 5p , 0F 暗电流 10 A, 敏 面直 径 8 m, 0n 光 m 响应 时 间 2 n。 5 s 由于探测器在光导形式下工作 , 等效为电流源, 光
第0 第 期 3卷 1
第3 O卷第 1 期 2 1 年 3月 02

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种 光 电探 测 系统 前 置 放大 电路 的设计
薛海 英
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面着手 :1 设计合适的电路形式。( ) () 2 选择合适 的器件 。 前置放大器的作用是将光电探测器送来的微
弱 电流信号转换为相应 的电压信号, 所以要求前
置放大器有足够小的噪声 、 当的带宽和一定 的 适

光接收机的工作原理及应用

光接收机的工作原理及应用

光接收机的工作原理及应用1. 工作原理光接收机是一种用于接收光信号并将其转化为电信号的设备。

其工作原理基于光电效应和半导体器件的特性。

光电效应是指当光线照射到某些物质上时,会引发物质内部电子的运动。

光接收机中的光电二极管就是利用光电效应实现光信号转换的关键组件。

当光信号通过光纤或其他光传输介质传输到光接收机中时,光线会照射到光电二极管上。

这时,光子的能量会导致光电二极管内部的电子从价带跃迁到导带,产生电流。

接收到的光信号经过放大和处理后就可得到电信号。

除了光电二极管,光接收机还包括前置放大器、滤波器、放大器、数字处理器等组件。

前置放大器用于增加接收到的微弱光信号的强度,滤波器用于滤除杂散信号和不需要的频段。

放大器可以进一步增强信号强度,并提高信号质量。

数字处理器则用于对电信号进行采样、解调和误码校正等操作。

2. 应用领域光接收机具有高速、低噪声、大动态范围等优点,因此在许多领域具有广泛的应用。

2.1 光通信光接收机在光通信领域中扮演着重要的角色。

光纤通信系统中的光接收机能够将光信号转换为电信号,并经过解调处理,从而实现数据的传输和通信。

光接收机的高速度和低噪声特性使其在长距离光纤通信和高速数据传输中具有独特的优势。

2.2 光信号检测光接收机也广泛用于光信号的检测。

例如,在光电子学实验中,光接收机可用于检测光的强度、频率和偏振等信息。

此外,在光谱分析和光学传感器中,光接收机也可以用于检测光信号的特征和变化。

2.3 光电子设备光接收机还可以被应用于光电子设备中。

例如,在光纤传感器中,光接收机可用于接收传感器部件发出的光信号,并转化为电信号进行处理和分析。

在光存储器和光计算机中,光接收机也是必不可少的组成部分。

2.4 其他领域除了以上几个主要领域,光接收机还可以用于激光雷达、光学成像、光电测量等应用中。

在这些领域中,光接收机能够帮助我们获取到光信号中的有用信息,并实现相关的应用和功能。

3. 总结光接收机是一种将光信号转换为电信号的设备,其工作原理基于光电效应和半导体器件的特性。

光模块 原理

光模块 原理

光模块原理光模块是一种用于光通信系统中的设备,它能够将电信号转换成光信号,并通过光纤传输。

本文将详细介绍光模块的原理。

一、概述光模块是由发射器和接收器组成的,其中发射器将电信号转换为光信号,接收器则将光信号转换为电信号。

在实际应用中,我们通常使用的是SFP、SFP+、QSFP、QSFP+等不同类型的光模块。

二、发射器原理1.激光二极管激光二极管是最常见的发射器类型之一。

它利用PN结反向偏置时产生的少数载流子注入到有源层中,从而激发出辐射能量。

这种辐射能量被放大并聚焦在一个小区域内,形成了一个高强度、高单色性的激光束。

2.波长调制波长调制是一种广泛应用于现代通信系统中的技术。

它利用半导体材料在不同电压下具有不同折射率这一特性来实现对激光二极管输出波长的调制。

通过改变电压大小可以改变光的波长,进而实现对光信号的调制。

3.功率控制功率控制是保证光模块输出功率稳定的重要手段。

它通过反馈机制来调整激光器的电流和温度,从而实现对输出功率的控制。

三、接收器原理1.光电二极管光电二极管是一种将光信号转换为电信号的器件。

当光子撞击到PN 结时,会产生少数载流子,这些载流子会在反向偏置下沿着PN结扩散,并在两端形成一个电压信号。

这个信号经过放大和处理后就可以得到原始的电信号。

2.前置放大器前置放大器是接收端用于放大弱信号的重要组成部分。

它通常由高增益、低噪声系数和高线性度等特性的放大器构成。

通过对输入信号进行放大和滤波,可以提高接收端对弱信号的灵敏度和可靠性。

四、总结本文介绍了光模块中发射器和接收器的原理。

发射器利用激光二极管、波长调制和功率控制等技术将电信号转换为光信号,并通过光纤传输。

接收器则利用光电二极管和前置放大器等技术将光信号转换为电信号。

这些技术的不断发展和完善,使得现代光通信系统具有更高的速率、更远的传输距离和更低的误码率等特性。

一种微弱光信号前置放大电路设计

一种微弱光信号前置放大电路设计

来源:华强电子网1 光电检测电路的基本构成光电探测器所接收到的信号一般都非常微弱,而且光探测器输出的信号往往被深埋在噪声之中,因此,要对这样的微弱信号进行处理,一般都要先进行预处理,以将大部分噪声滤除掉,并将微弱信号放大到后续处理器所要求的电压幅度。

这样,就需要通过前置放大电路、滤波电路和主放大电路来输出幅度合适、并已滤除掉大部分噪声的待检测信号。

其光电检测模块的组成框图如图1所示。

2 光电二极管的工作模式与等效模型2.1 光电二极管的工作模式光电二极管一般有两种模式工作:零偏置工作和反偏置工作,图2所示是光电二极管的两种模式的偏置电路。

图中,在光伏模式时,光电二极管可非常精确的线性工作;而在光导模式时,光电二极管可实现较高的切换速度,但要牺牲一定的线性。

事实上,在反偏置条件下,即使无光照,仍有一个很小的电流(叫做暗电流或无照电流1。

而在零偏置时则没有暗电流,这时二极管的噪声基本上是分路电阻的热噪声;在反偏置时,由于导电产生的散粒噪声成为附加的噪声源。

因此,在设计光电二极管电路的过程中,通常是针对光伏或光导两种模式之一进行最优化设计,而不是对两种模式都进行最优化设计[4]。

一般来说,在光电精密测量中,被测信号都比较微弱,因此,暗电流的影响一般都非常明显。

本设计由于所讨论的待检测信号也是十分微弱的信号,所以,尽量避免噪声干扰是首要任务,所以,设计时采用光伏模式。

2.2 光电二极管的等效电路模型工作于光伏方式下的光电二极管的工作模型如图3所示,它包含一个被辐射光激发的电流源、一个理想的二极管、结电容和寄生串联及并联电阻。

图中,IL 为二极管的漏电流;ISC为二极管的电流;RPD为寄生电阻;CPD为光电二极管的寄生电容;ePD为噪声源;Rs为串联电阻。

由于工作于该光伏方式下的光电二极管上没有压降,故为零偏置。

在这种方式中,影响电路性能的关键寄生元件为CPD和RPD,它们将影响光检测电路的频率稳定性和噪声性能。

光电探测器工作原理与性能分析

光电探测器工作原理与性能分析

光电探测器工作原理与性能分析光电探测器是一种能够将光电信号转换为电信号的器件,广泛应用于光电通讯、光学测量、光学成像等领域。

在本文中,将对光电探测器的工作原理与性能进行分析。

一、光电探测器的工作原理光电探测器工作的基本原理是利用光电效应将光能转换为电子能,再经过电子放大及处理,将光信号转换为电信号输出。

光电探测器主要包括光敏元件、前置放大电路、信号处理电路等部分。

常见的光敏元件主要包括光电二极管、光电倍增管、光电导、光电导二极管、PIN光电二极管等。

其中,光电二极管是最常用的一种,它基于外光在PN结上产生电压的原理,将光能转换为电能。

PIN光电二极管又是一种与之类似的器件,但它的灵敏度更高,特别适用于高速、低噪音、低光水平的应用。

前置放大电路则是提高探测器灵敏度的重要部分。

它通常包括高阻抗输入级、宽带放大电路、低噪声电路等。

这些器件通常采用集成电路技术实现,具有高增益、高带宽、低噪声等优点。

信号处理电路主要包括滤波电路、放大电路、比较器、微处理器等部分。

滤波电路可以去除噪声干扰,放大电路可以放大信号的幅度,比较器可以将信号转换为数字信号,微处理器则可以对数字信号进行处理及控制。

二、光电探测器的性能分析光电探测器的性能参数包括灵敏度、响应时间、线性度、噪声等。

下面将对这些性能进行分析。

1. 灵敏度灵敏度是指探测器对光的灵敏程度,它通常通过量子效率来评估。

量子效率是指进入探测器的光子转化为电的比例。

由于光电探测器的灵敏度会受到光强度、工作温度、探测器结构等多种因素的影响,因此在实际应用中需要合理设计光路及保持探测器稳定性。

2. 响应时间响应时间是指光电探测器从接收光信号到输出电信号的时间。

响应时间由前置放大电路和光敏元件上升时间之和决定,因此我们可以通过优化这些器件来提高响应时间。

在高速应用中,响应时间非常关键,因此需要选用响应时间较短的光学元件及前置放大电路。

3. 线性度线性度是指光电探测器输出与输入之间的线性关系。

光电二极管放大路工作原理

光电二极管放大路工作原理

光电二极管放大路工作原理————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:光电二极管放大电路工作原理在用于光检测的固态检波器中,光电二极管仍然是基本选择。

光电二极管广泛用于光通信和医疗诊断。

其他应用包括色彩测量、信息处理、条形码、相机曝光控制、电子束边缘检测、传真、激光准直、飞机着陆辅助和导弹制导。

设计过程中,经常会优化用于光电模式或光敏模式的光电二极管。

响应度是检波器输出与检波器输入的比率,是光电二极管的关键参数。

其单位为 A/W 或 V/W。

前置放大器在高背景噪声环境中提取传感器生成的小信号。

光电导体的前置放大器有两类:电压模式和跨导(图 2)。

图 3c 所示的跨导放大器结构产生的精密线性传感性能是通过“零偏压”光电二极管实现的。

在此配置中,光电二极管发现输出间存在短路,按照公式 3 (Isc =Ilight),基本上不存在“暗”电流。

光电二极管暴露在光线下且使用图 2c 的电路时,电流将流到运算放大器的反相节点,如图 3 所示。

若负载(RL)为0 Ω且 VOUT = 0 V,则理论上光电二极管会出现短路。

实际上,这两种状况都绝对不会出现。

RL 等于 Rf/Aopen_loop_Gain,而 VOUT 是放大器反馈配置施加的虚拟地。

图 4所示电路是一个高速光电二极管信号调理电路,具有暗电流补偿功能。

系统转换来自高速硅PIN光电二极管的电流,并驱动20 MSPS模数转换器(ADC)的输入。

该器件组合可提供400 nm至1050 nm的频谱敏感度和49 nA的光电流敏感度、91 dB的动态范围以及2 MHz的带宽。

信号调理电路采用±5 V电源供电,功耗仅为40 mA,适合便携式高速、高分辨率光强度应用,如脉搏血氧仪。

光电二极管工作时采用零偏置(光伏)模式或反向偏置(光导)模式。

光伏模式可获得最精确的线性运算,而让二极管工作在光导模式可实现更高的开关速度,但代价是降低线性度。

0.18μm CMOS 2.5Gbps带AGC功能的前置放大器

0.18μm CMOS 2.5Gbps带AGC功能的前置放大器

的接收机前置放 大器。该前置放大器采用 RC R g ltd C oe 结构作 为输入级 , G ( eua e a cd ) s 电压并联 负反馈
结构作 为跨 阻转换 放 大, 同时采 用有 源电感峰化 、源极 退化峰 化等 技术 以拓展 带 宽, 内置 了 AC G
( uo a a n Cn 1 1 功 能 以拓 宽输 入 动 态范 围。 真 结果表 明, A tm tCG i o tO ) i " 仿 该芯 片跨 阻为差 分 6 Q , 宽为 带 k
. 8 M S 采用 R C输入级 , G 内置 A C G 本、 易于集成数字电路 的优点 , 已逐步取代双极工艺 01 m C O 工艺 , 引入有源电感 、 源极退化等技术 , 设计并实现 成为百兆 、 千兆速率光通信收发芯片的主流工艺 了。 功能 ,
光接收机前端放大电路是整个光纤传输系统 的
的需求越来越高 ,光纤通信 以其通信容量大、损耗 小 、保密性好等优点成为现代通信中及其重要 的一 种通信方式 。传统的光纤通信收发芯片多采用价格
昂 贵 的 G A 、n a sIP等 高 电 子 迁 移 率 材 料 制 作 的
H T H MT双极 ( i l ) 艺实 现 , B /E Bp a 工 or 它们 具 有 成本
2 H; z芯片实际测试灵敏度为 - 6 B ( G 2 m 误码率为 1 )饱和输入光功率达到 3 B 。芯片采用 33 单 d 。, 0 m d . V
电源供 电 , 态 功耗仅 为 6 w 静 6 。 m
关键 词 : 前置放 大器 、G 、G 、 源 电感 、 R CA C有 源极 退化 、G 、M S工艺 AC CO
图 1前 置 放 大 器 芯 片 系统 框 图

光接收机的构成

光接收机的构成

光接收机的构成
光接收机是一种用于信号传输和接收的设备,可以将光信号转换为电信号。

它由光探测器、前置放大器、数字信号处理器和输出接口等多个组件构成。

光探测器是光接收机的核心组件,它通过光电转换将光信号转换为电信号。

光探测器的种类包括光电二极管、光电倍增管、光电导等离子体管和光电子束管等。

其中,光电二极管是光接收机中最常用的探测器,它具有响应速度快、灵敏度高、噪声低等特点。

前置放大器是为了提高光信号的弱度而设置的,它可以将光探测器产生的微弱信号放大到足够大的电信号,以便进行后续的数字信号处理。

前置放大器的性能对光接收机的灵敏度、动态范围和信噪比等参数具有重要影响。

数字信号处理器是将前置放大器输出的信号进行数字化处理的组件,主要包括模数转换器、数字信号处理芯片等。

模数转换器可以将前置放大器输出的模拟信号转换为数字信号,数字信号处理芯片则可以对数字信号进行滤波、放大、去噪等处理。

输出接口是光接收机的最后一个组件,它将数字信号转换为标准的电信号输出,以便于连接到其他设备或者进行数据处理。

常用的输出接口包括RS232、RS485、以太网口等。

总之,光接收机具有结构简单、信号传输速度快、抗干扰能力强等优点,广泛应用于光通信、光电子仪器、激光雷达等领域。

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光电变换电路的类型

光电变换电路的类型

光电变换电路的类型光电变换电路是将光信号转换为电信号的电路,广泛应用于光通信、光电子、光学测量等领域。

根据其不同的工作原理和应用场景,光电变换电路可分为以下几种类型。

1. 光电二极管电路光电二极管电路是最常见的光电变换电路,它将光信号转换为电信号的过程是通过光电二极管实现的。

光电二极管是一种将光能转换为电能的半导体器件,具有灵敏度高、响应速度快等特点。

光电二极管电路通常包括前置放大电路和后置滤波电路,前置放大电路用于放大光电二极管输出的微弱电信号,后置滤波电路用于去除噪声和杂波。

2. 光电晶体管电路光电晶体管电路是一种将光信号转换为电信号的高灵敏度电路,其灵敏度比光电二极管电路高出许多。

光电晶体管是一种双极型晶体管,其发射极和集电极之间的区域被照射后,将产生电流信号。

光电晶体管电路通常包括前置放大电路、滤波电路和比较器电路等部分,其输出电信号可用于控制其他电路的开关或触发器。

3. 光敏电阻电路光敏电阻电路是一种将光信号转换为电信号的电路,其基本原理是利用光敏电阻对光的敏感性来实现。

光敏电阻是一种半导体材料,其电阻值随着光照强度的变化而发生变化。

光敏电阻电路通常包括前置放大电路和后置滤波电路,前置放大电路用于放大光敏电阻输出的微弱电信号,后置滤波电路用于去除噪声和杂波。

4. 光电耦合器电路光电耦合器电路是一种将光信号转换为电信号的电路,其基本原理是利用光电耦合器将光信号和电信号隔离开来。

光电耦合器是一种将光信号转换为电信号的器件,其内部包含一对发光二极管和光敏三极管。

光电耦合器电路通常包括前置放大电路和后置滤波电路,前置放大电路用于放大光电耦合器输出的微弱电信号,后置滤波电路用于去除噪声和杂波。

5. 光电开关电路光电开关电路是一种将光信号转换为电信号的电路,其基本原理是利用光电二极管、光电晶体管等器件来实现开关控制。

光电开关电路通常包括光电传感器、信号处理电路和控制器等部分,其输出信号可用于控制灯光、电机等设备的开关。

光电二极管检测电路的工作原理及设计方案

光电二极管检测电路的工作原理及设计方案

光电二极管检测电路的工作原理及设计方案•导读: 本文论述了光电二极管检测电路的组成及工作原理,给出了光电二极管、前置运放、反馈网络的SPICE子模型及系统模型;着重分析了系统稳定性、噪声特性以及提高稳定性和减小噪声的方法。

提供了采用通用电路摹拟软件SPICE进行相关性能摹拟的实例。

o光检测电路SPICE摹拟稳定性噪声特性•光电二极管及其相关的前置放大器是基本物理量和电子量之间的桥梁。

许多精密应用领域需要检测光亮度并将之转换为实用的数字信号。

光检测电路可用于CT扫描仪、血液分析仪、烟雾检测器、位置传感器、红外高温计和色谱分析仪等系统中。

在这些电路中,光电二极管产生一个与照明度成比例的微弱电流。

而前置放大器将光电二极管传感器的电流输出信号转换为一个可用的电压信号。

看起来好象用一个光电二极管、一个放大器和一个电阻便能轻易地实现简单的电流至电压的转换,但这种应用电路却提出了一个问题的多个侧面。

为了进一步扩展应用前景,单电源电路还在电路的运行、稳定性及噪声处理方面显示出新的限制。

本文将分析并通过摹拟验证这种典型应用电路的稳定性及噪声性能。

首先探讨电路工作原理,然后如果读者有机会的话,可以运行一个SP IC E摹拟程序,它会很形象地说明电路原理。

以上两步是完成设计过程的开始。

第三步也是最重要的一步(本文未作讨论)是制作实验摹拟板。

1 光检测电路的基本组成和工作原理设计一个精密的光检测电路最常用的方法是将一个光电二极管跨接在一个CMOS 输入放大器的输入端和反馈环路的电阻之间。

这种方式的单电源电路示于图1中。

在该电路中,光电二极管工作于光致电压(零偏置)方式。

光电二极管上的入射光使之产生的电流ISC从负极流至正极,如图中所示。

由于CMOS放大器反相输入端的输入阻抗非常高,二极管产生的电流将流过反馈电阻RF。

输出电压会随着电阻RF两端的压降而变化。

图中的放大系统将电流转换为电压,即VOUT = ISC ×RF (1)图1 单电源光电二极管检测电路式(1)中,VOUT是运算放大器输出端的电压,单位为V;ISC是光电二极管产生的电流,单位为A;RF是放大器电路中的反馈电阻,单位为W 。

光电二极管检测电路的工作原理及设计措施

光电二极管检测电路的工作原理及设计措施

光电二极管检测电路的工作原理及设计措施光电二极管的光电效应是指当光线照射到光电二极管的PN结时,光子能量会导致PN结电场的变化,进而导致电流的改变。

根据该原理,光电二极管检测电路的设计应包括光电二极管的电路连接、前置放大电路、滤波电路和输出电路。

首先,光电二极管的电路连接应考虑到光电二极管的极性。

光电二极管有正负两个电极,其中负极为阴极,阳极为正极。

在连接电路时,应使阴极接入地线,阳极接入电路的输入端。

接下来,前置放大电路是为了放大光电二极管的输出信号。

一般可以采用运算放大器作为前置放大电路的核心部件。

运算放大器的正极接入电路的输出端,负极接入电路的输入端,通过调整放大电路的放大倍数,可以对光电二极管的输出信号进行放大。

为了减少干扰信号的影响,需要在光电二极管检测电路中设置滤波电路。

滤波电路可以选择低通滤波器或带通滤波器,根据实际需要选择合适的滤波频率。

滤波电路可以有效地排除电器干扰信号和高频干扰信号,提高光电二极管检测电路的信噪比。

最后,输出电路是将检测到的光信号转化为需要的输出结果的部分。

输出电路的设计可以根据具体应用场景的需求来确定,可以是显示、控制、报警等功能。

输出电路可以通过电压比较器、时钟电路等实现,以便于实现对光信号的处理和控制。

在设计光电二极管检测电路时,需要注意以下几个方面的设计措施。

首先,对于光电二极管的波长特性,应选择合适的光电二极管,使其能够高效地转换光信号。

其次,对于传输线路的设计应尽量缩短其长度,以减小传输过程中的干扰。

同时,还需要考虑光电二极管的工作环境和周围光源的影响,避免产生误差。

此外,还应注意光电二极管的偏置电路的设计,使其能够稳定地工作。

最后,光电二极管检测电路的布局应合理安排,尽量减小电线的交叉和干扰。

在设计时需要考虑到信号的传输和接收的距离,以及与其他电路的干扰。

总之,光电二极管检测电路是一种能够将光信号转化为电信号并进行处理的电路。

在设计中需要考虑光电二极管的电路连接、前置放大电路、滤波电路和输出电路,并采取相应的设计措施以确保电路的正常工作。

高速光电二极管前置放大器的使用

高速光电二极管前置放大器的使用

高速光电二极管前置放大器的使用An Application Example of the High-Speed Photodiode Preamplifier刘文来(中国电子科技集团公司第41研究所,安徽蚌埠233006)Liu Wen-lai (The 41st Institute of CETC,Anhui Bengbu 233006)摘要:在高速光电测量仪器中,光电二极管及其前置放大器作为第一级,其输出信号的质量直接关系到测量结果的及时性和准确性。

该文通过对高速光电二极管和前置放大器的原理分析,尤其是频率响应和稳定性的分析,介绍一种高速光电二极管前置放大器选择方法及使用实例。

关键词:高速;光电二极管;前置放大器中图分类号:TN31;TN722文献标识码:A文章编号:1003-0107(2017)07-0054-03Abstract:In high-speed photoelectric measuring instruments,the photodiode and its preamplifier as the first level,the output signal quality is directly related to the timeliness and accuracy of the measurement results.T-his paper,through the analysis of the principle of high-speed photodiode and preamplifier,specially the fre-quency response and stability analysis,introduces the selection method and application example of the high-speed photodiode preamplifier.Key words:high-speed;photodiode;preamplifier CLC number:TN31;TN722Document code:AArticle ID :1003-0107(2017)07-0054-03作者简介:刘文来(1990-),男,助理工程师,本科,从事电子仪器仪表调试。

创新光电二极管前置放大电路设计方法

创新光电二极管前置放大电路设计方法

创新光电二极管前置放大电路设计方法嘿,朋友!你知道吗,创新光电二极管前置放大电路设计方法,那可真是太神奇啦!就好比是在黑暗中找到了一盏明灯,指引着我们走向更清晰、更锐利的光电世界。

比如说吧,我们平时拍照,要是没有好的光电二极管前置放大电路设计,那拍出来的照片可能就会模糊不清,这多让人郁闷啊!而创新的设计方法呢,就像是给相机注入了神奇的魔力,能让照片变得超级清晰,哇塞,那感觉简直太棒了!
想想看,以前的那些传统设计方法,是不是有时候会让你觉得不够给力呀?但现在不一样了,创新的力量来了!它就像是一阵春风,吹走了陈旧的气息,带来了勃勃的生机。

咱再比方说,在一些高科技设备里,如果没有先进的光电二极管前置放大电路设计,那设备的性能可就大打折扣了。

而有了创新的设计,就如同给这些设备装上了翅膀,让它们能在科技的天空中自由翱翔!
所以说呀,创新光电二极管前置放大电路设计方法真的超级重要!它能让我们看到更美好的世界,享受到更精彩的科技成果!那我们还有什么理由不去积极探索和努力创新呢?让我们一起加油吧!。

滨松带前置放大器的光电二极管

滨松带前置放大器的光电二极管

滨松带前置放⼤器的光电⼆极管光电⼆极管和集成反馈电阻和电容的前置放⼤器S8745-01和S8746-01是低噪声传感器,由硅光电⼆极管、运算放⼤器、反馈电阻和电容组成,全部集成在⼀个⼩封装中。

通过简单地连接电源,S8745-01和S8746-01可⽤于分析设备和测量设备等微光测量。

光电⼆极管的光敏区与GND端⼦内部连接,使其对电磁兼容噪声具有很⾼的抵抗⼒。

紫外-近红外精密测光⽤硅光电⼆极管带⽯英窗的⼩⾦属包装S8745-01:⾄-5S8746-01:⾄-8感光⾯积S844.01×742毫⽶S8746-01:5.8×5.8毫⽶低功耗FET输⼊运算放⼤器消散内置Rf=1 GΩ和Cf=5 pF外部连接电阻器的可变增益低噪⾳和棉结具有屏蔽效果的包装抗电磁兼容噪声分光光度法通⽤光学测量S8745-01和S8746-01的内置反馈电阻和电容分别为1gΩ和5pF。

这种组合在190⾄1100 nm波长范围内提供了约0.1⾄0.5 V/nW的灵敏度。

电流-电压转换增益可以通过在S8745-01引脚4和6之间以及S8746-01引脚9和12之间连接外部反馈电阻器来改变[图5]。

图2显⽰了S8745-01和S8746-01的频率响应特性,⽆论是否有外部连接的反馈电阻器。

由于S8745-01和S8746-01有⼀个1GΩ的内置电阻器,例如,通过外部连接111 MΩ的电阻器,总反馈电阻将转换为100 MΩ。

根据⼊射光的⽔平选择所需的常数检测到。

注意:如果外部反馈电阻⼩于等于1 MΩ,则频率响应中可能出现增益峰值。

因此,务必连接匹配的反馈电容器进⾏相位补偿。

输出噪声电压和NEP(噪声等效功率)特性允许您检查设备是否可以检测到您要测量的低电平光。

由于NEP由右图所⽰的⽅程(1)给出,因此可以从图1和图4中很容易地计算出除λp以外波长的NEP。

注:当S8745-01和S8746-01仅与内部电流-电压增益⼀起使⽤时,建议将“-IN”导线(S8745-01的针脚6;S8746-01的针脚9)剪短,以减少外部噪⾳的影响尽可能多。

免疫荧光pd采集电路

免疫荧光pd采集电路

免疫荧光pd采集电路
免疫荧光PD(光电二极管)采集电路是用于检测和测量免疫荧光信号的电路。

免疫荧光是一种通过特定抗体与特定抗原结合后发出荧光信号的技术,常用于生物医学领域的实验和诊断。

免疫荧光PD采集电路的设计需要考虑以下几个方面:
1. 光电二极管(PD)的选择,PD应具有高灵敏度和快速响应特性,以便准确地检测荧光信号。

2. 前置放大器,光电二极管输出的信号很弱,需要经过前置放大器进行放大,以便后续的处理和测量。

3. 滤波电路,由于免疫荧光信号往往伴随着背景噪声,需要设计滤波电路来滤除噪声,保留有效信号。

4. 转换和数字化,采集到的信号需要经过模数转换器进行转换和数字化,以便计算机或其他设备进行进一步的处理和分析。

5. 校准和校正,免疫荧光PD采集电路需要进行校准和校正,
以确保测量结果的准确性和可靠性。

总的来说,免疫荧光PD采集电路的设计需要兼顾灵敏度、稳定性、抗干扰能力和可靠性,以确保能够准确、快速地采集和测量免疫荧光信号。

这涉及到电路设计、信号处理和仪器测量等多个方面的知识和技术。

光接收机的工作原理

光接收机的工作原理

光接收机的工作原理光接收器是一种用于接收光信号的设备,它主要用于光通信和光传感器中。

光通信是一种利用光传播信息的通信方式,可以实现高速、大容量的数据传输。

光接收器的工作原理主要包括光电转换、放大和信号处理三个过程。

下面我将详细介绍这三个过程。

首先,光接收器中的光电转换模块是将光信号转化为电信号的关键组件。

该模块一般由光敏元件和前置放大电路组成。

光敏元件是一种可以将光能转化为电能的器件,常见的光敏元件有光电二极管(Photodiode)、光电倍增管(Photomultiplier Tube)等。

当光信号照射到光敏元件上时,光子会引起光敏元件内的载流子的生成和流动,从而产生微弱的电流。

前置放大电路负责将这个微弱的电流信号放大,以提高信号的强度和信噪比。

其次,放大模块是将前置放大电路输出的微弱电流信号进一步放大。

放大电路一般由一个或多个放大器组成,放大器可根据所需的放大倍数和器件噪声等性能进行选择。

常用的放大器有晶体管放大器、电子管放大器等,其中晶体管放大器较为常见。

放大模块的作用是增强信号的幅度,以便信号能够顺利进行下一步的处理。

最后,信号处理模块是对放大后的电信号进行处理和解调的过程。

在信号处理模块中,信号经过滤波、放大、整形等一系列步骤,以提取和恢复出所需的信息。

滤波是一种去除噪声和杂波的操作,其目的是确保信号质量和提高系统的信噪比。

放大是将电信号再次放大,以满足后续电路的需要。

整形则是对信号进行整形和重构,以便信号能够被下一级电路准确地识别和解析。

以上就是光接收器的工作原理。

总体来说,光接收器首先将光信号转化为微弱的电流信号,然后经过放大和信号处理等步骤,最终将光信号转化为可以被电路系统处理和解读的电信号。

光接收器在光通信和光传感器领域发挥着重要的作用,它具有高速、低噪声、大容量等优势,被广泛应用于通信、医疗、工业等领域。

光电转换及前置放大电路研究

光电转换及前置放大电路研究

光电转化器件
PIN光电二极管结构
光电二极管输出特性曲线
Hale Waihona Puke 光电转化器件• 光电二极管的灵敏度
显然,当波长为λ的辐射光作用在光电二极管上时,其电流灵敏度是与材 料有关的常数,表明光电二极管的光电转换特性的线性关系。因为电流灵敏 度与入射波长兄的关系是复杂的,因此在定义光电二极管的电流灵敏度时, 通常是将其峰值响应波长的电流灵敏度作为光电二极管的电流灵敏度。
光电转换及前置放大电路研究
常用光电检测器件 光电转化电路设计 放大电路设计
常用光电检测器件
• • • • • • • • 光电池(photo-cell) 光电二极管(Photoelectric diode) PIN型光电二极管 雪崩光电二极管(Avalanche photodiode,APD) 光电三极管 光电位置敏感器件 光电倍增管(photo-Multiple Tube,PMT) 光敏电阻(Photo-resistor)
放大电路
前置差分放大电路
差分放大电路对共模信号的抑制能力很 强,用在光电信号检测采集系统中能够 很好的减小器件暗电流和外界环境温度 变化给电路带来的影响和误差。
放大电路——温度补偿
当温度变化时,Ur有变化趋势。设|Ur|因温度变化而增加,则Ue为正,通过运 放A。的反向输入端将Ue调小,驱动电流随之减小,从而|Ur|的增加被制。电路 中的C1和C2是为了消除环境干扰和运放噪声引起的驱动电流波动。
• 光谱响应曲线
1.33um
常 见 材 料 光 谱 响 应
光电转化器件
• 响应时间
dr RC p
渡越时间 RC网络延迟时间 扩散时间
dr W / vd
RC (Ri RL )C j
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Document No. S12974EJ6V0DS00 (6th edition) Date Published October 1998 N CP(K) Printed in Japan The mark shows major revised points.©19922BLOCK DIAGRAMPIN CONFIGURATION (Top View)8-pin plastic SOP (225 mil)•µPC2800AGRPin No.Symbol Pin Name1V CC1Power input pin 2OUTOutput pin 3V CC2Power output pin4f O BPF frequency setting pin 5GND Ground pin6C D Detection capacitor connection pin 7IN –First-stage amplifier gain setting pin 8IN +Signal input pinPINCCV CC1OUT V CC2f OIN+IN –C D GND1. PIN FUNCTION342. EXAMPLE OF MEASURES TO PREVENT MALFUNCTIONING DUE TO NOISE2.1 Radiation noise•Keep the wiring length between the PIN photodiode and pin 8 as short as possible.•Keep the signal lines of pins 2 and 6 as far away as possible from those of pins 7 and 8.•Commonly ground the anode of the PIN photodiode and the external capacitor connected to pin 7.Separate the GND and power GND of pin 6 from these.•Cover the entire circuit in a shield case.2.2 Power noise•Monitor the noise superimposed on pin 3 with an oscilloscope. If high-frequency noise is superimposed, connect a ceramic capacitor of 0.1 µF or so between pin 3 and GND. If low-frequency noise is superimposed, increase the capaciance of the capacitor between pin 3 and GND. If necessary, connecta capacitor between pin 1 and GND.2.3 External light disturbance noise•Use a PIN photodiode with an excellent spectral sensitivity.•Use a PIN photodiode with a lens and with a narrow directional angle.2.4 Noise•Insert an external resistor (R1: 1 kΩ or less) in series to C1 between pin 7 and GND to decrease the voltage gain. In this case, however, the distance is shortened and care must be exercised not to decrease the voltage gain too much.3. NOTICE FOR USEThe µPC2800A is designed for the infrared remote control receivers of audio-visual equipment, air conditioner and so on. Therefore the µPC2800A may not be suitable for some applications that require accurate pulse widths such as data communications. In case of using the µPC2800A under the accurate pulse width condition, confirm that the output pulses from pin 2 have enough accuracy in actual environmental changing (refer to the following examples).Example of environmental changing:Operating ambient temperature, supply voltage, external disturbing light, external noise, input burst length, input carrier frequency, strength of input light, direction of input light, distance from transmitter, characteristics of parts (including the µPC2800A) and so on.54. ELECTRICAL SPECIFICATIONSAbsolute Maximum Ratings (T A = 25 °C)Parameter Symbol Rating Unit Supply voltage V CC 6.0V Output current I OUT 2.5mA Input voltage V IN0 to V CC VPermissible package loss P D270mWOperating temperature T A–20 to +75°CStorage temperature T stg–40 to +125°CCaution If any of the parameters exceeds the absolute maximum ratings, even momentarily, the quality of the product may be impaired. The absolute maximum ratings are values that mayphysically damage the product(s). Be sure to use the product(s) within the ratings. Recommended Operating RangeParameter Symbol MIN.TYP.MAX.UnitSupply voltage V CC 4.5 5.0 5.5VInput frequency f IN303880kHzElectrical Characteristics (T A = 25 °C, V CC = 5.0 V)Parameter Symbol Condition MIN.TYP.MAX.Unit Supply current I CC 2.1 2.8mA Input pin voltage V IN1I IN = 0 2.0 2.5 3.1V Input pin voltage V IN2I IN = –300 µA0.60.8 1.7V Voltage gain A V f IN = 38 kHz CW, V IN = 30 µV p-p747882dB BPF bandwidth f BW–3 dB bandwidth, V IN = 30 µV p-p, R2 = 130 kΩ 2.0 2.5 3.0kHz Internal input resistance r IN f IN = 38 kHz CW, V IN = 0.2 V p-p6090140kΩOutput pulse width 1t PW1f IN = 38 kHz burst wave, V IN = 500 µV p-p Note440770µs Output pulse width 2t PW2f IN = 38 kHz burst wave, V IN = 50 mV p-p Note440770µs Low-level output voltage V OL0.20.4V High-level output voltage V OH 4.8 5.0V NoteInput burst waveOutput pulse width67CHARACTERISTIC CURVE (T A = 25 °C)Note 1.The relation between f O and R 2 (recom-mended value) is as follows:f O (kHz)R 2 (recommended value) (k Ω)32.715536.013936.713638.013040.012356.78070.060Note 2.This is the value of a resistor that is externally con-nected as follows:5432103.54 4.55 5.5 6.56S u p p l y c u r r e n t I C C (m A )Supply voltage V CC (V)I CC vs. V CC Characteristics100806040200304050V o l t a g e g a i n A V (d B )Input frequency f IN (kHz)A V vs. f IN CharacteristicsR 2 = 130 k Ω8580706050403025406080100120140160180V CC = 5.0 VC e n t r a l f r e q u e n c y f O (k H z )f O vs. R 2 Characteristics Note 1Frequency setting resistor R 2 (k Ω)807570V o l t a g e g a i n A v (d B )A V vs. R 1 Characteristics Note 20.51.0External resistor of pin 7 R 1 (k Ω)Oµ5. APPLICATION CIRCUIT EXAMPLE (f O = 38 kHz)NotePH302, 302C, 310, 320, etc.PIN photodiode896. PACKAGE DRAWINGS8 PIN PLASTIC SOP (225 mil)ITEM MILLIMETERS A B C E F G H I J 5.21.27 (T.P.)1.59±0.211.496.5±0.30.78 MAX.0.121.1±0.24.4±0.15M 0.1±0.1N S8GM-50-225B-5P3°+7°D 0.42+0.08−0.07K 0.17+0.08−0.07L 0.6±0.20.10−3°NOTEEach lead centerline is located within 0.12 mm ofits true position (T.P.) at maximum material condition.+0.17−0.207. RECOMMENDED SOLDERING CONDITIONSSolder this product under the following recommended conditions.For details of the recommended soldering conditions, refer to information document Semiconductor Device Mounting Technology Manual (C10535E).For soldering methods and conditions other than those recommended, consult NEC.Surface Mount TypeµPC2800AGR: 8-pin plastic SOP (225 mil)Process Conditions SymbolInfrared ray reflow Peak temperature: 230 °C or below (Package surface temperature),IR30-00-1Reflow time: 30 seconds or less (at 210 °C or higher),Maximum number of reflow processes: 1 time.VPS Peak temperature: 215 °C or below (Package surafce temperature),VP15-00-1Reflow time: 40 seconds or less (at 200 °C or higher),Maximum number of reflow processes: 1 time.Wave soldering Solder temperature: 260 °C or below, Flow time: 10 seconds or less,WS60-00-1 Maximum number of flow processes: 1 time,Pre-heating temperature: 120 °C or below (Package surface temperature).Partial heating method Pin temperature: 300 °C or below,–Heat time: 3 seconds or less (Per each side of the device).Caution Apply only one kind of soldering condition to a device, except for “partial heating method”, or the device will be damaged by heat stress.10[MEMO]11[MEMO]The application circuits and their parameters are for reference only and are not intended for use in actual design-ins.No part of this document may be copied or reproduced in any form or by any means without the prior written consent of NEC Corporation. NEC Corporation assumes no responsibility for any errors which may appear in this document.NEC Corporation does not assume any liability for infringement of patents, copyrights or other intellectual property rights of third parties by or arising from use of a device described herein or any other liability arising from useof such device. No license, either express, implied or otherwise, is granted under any patents, copyrights or other intellectual property rights of NEC Corporation or others.While NEC Corporation has been making continuous effort to enhance the reliability of its semiconductor devices, the possibility of defects cannot be eliminated entirely. To minimize risks of damage or injury to persons or property arising from a defect in an NEC semiconductor device, customers must incorporate sufficient safety measures in its design, such as redundancy, fire-containment, and anti-failure features.NEC devices are classified into the following three quality grades:"Standard", "Special", and "Specific". The Specific quality grade applies only to devices developed based on a customer designated "quality assurance program" for a specific application. The recommended applications ofa device depend on its quality grade, as indicated below. Customers must check the quality grade of each device before using it in a particular application.Standard:Computers, office equipment, communications equipment, test and measurement equipment, audio and visual equipment, home electronic appliances, machine tools, personal electronicequipment and industrial robotsSpecial:Transportation equipment (automobiles, trains, ships, etc.), traffic control systems, anti-disaster systems, anti-crime systems, safety equipment and medical equipment (not specifically designedfor life support)Specific:Aircrafts, aerospace equipment, submersible repeaters, nuclear reactor control systems, life support systems or medical equipment for life support, etc.The quality grade of NEC devices is "Standard" unless otherwise specified in NEC's Data Sheets or Data Books.If customers intend to use NEC devices for applications other than those specified for Standard quality grade, they should contact an NEC sales representative in advance.Anti-radioactive design is not implemented in this product.M4 96.5。

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