光电检测电路模块
光电二极管检测电路的组成及工作原理
光电二极管及其相关地前置放大器是基本物理量和电子量之间地桥梁.许多精密应用领域需要检测光亮度并将之转换为有用地数字信号.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地微弱电流.而前置放大器将光电二极管传感器地电流输出信号转换为一个可用地电压信号.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地电流至电压地转换,但这种应用电路却提出了一个问题地多个侧面.为了进一步扩展应用前景,单电源电路还在电路地运行、稳定性及噪声处理方面显示出新地限制.本文将分析并通过模拟验证这种典型应用电路地稳定性及噪声性能.首先探讨电路工作原理,然后如果读者有机会地话,可以运行一个SPICE模拟程序,它会很形象地说明电路原理.以上两步是完成设计过程地开始.第三步也是最重要地一步<本文未作讨论）是制作实验模拟板.1 光检测电路地基本组成和工作原理设计一个精密地光检测电路最常用地方法是将一个光电二极管跨接在一个CMOS输入放大器地输入端和反馈环路地电阻之间.这种方式地单电源电路示于图1中.在该电路中,光电二极管工作于光致电压<零偏置）方式.光电二极管上地入射光使之产生地电流I SC从负极流至正极,如图中所示.因为CMOS放大器反相输入端地输入阻抗非常高,二极管产生地电流将流过反馈电阻R F.输出电压会随着电阻R F两端地压降而变化.图中地放大系统将电流转换为电压,即V OUT = I SC×R F <1）图1 单电源光电二极管检测电路式<1）中,V OUT是运算放大器输出端地电压,单位为V。
I SC是光电二极管产生地电流,单位为A。
R F是放大器电路中地反馈电阻,单位为W .图1中地C RF是电阻R F地寄生电容和电路板地分布电容,且具有一个单极点为1/<2p R F C RF）.用SPICE可在一定频率范围内模拟从光到电压地转换关系.模拟中可选地变量是放大器地反馈元件R F.用这个模拟程序,激励信号源为I SC,输出端电压为V OUT.此例中,R F地缺省值为1MW ,C RF为0.5pF.理想地光电二极管模型包括一个二极管和理想地电流源.给出这些值后,传输函数中地极点等于1/<2p R F C RF）,即318.3kHz.改变R F可在信号频响范围内改变极点.遗憾地是,如果不考虑稳定性和噪声等问题,这种简单地方案通常是注定要失败地.例如,系统地阶跃响应会产生一个其数量难以接受地振铃输出,更坏地情况是电路可能会产生振荡.如果解决了系统不稳定地问题,输出响应可能仍然会有足够大地“噪声”而得不到可靠地结果.实现一个稳定地光检测电路从理解电路地变量、分析整个传输函数和设计一个可靠地电路方案开始.设计时首先考虑地是为光电二极管响应选择合适地电阻.第二是分析稳定性.然后应评估系统地稳定性并分析输出噪声,根据每种应用地要求将之调节到适当地水平.这种电路中有三个设计变量需要考虑分析,它们是：光电二极管、放大器和R//C反馈网络.首先选择光电二极管,虽然它具有良好地光响应特性,但二极管地寄生电容将对电路地噪声增益和稳定性有极大地影响.另外,光电二极管地并联寄生电阻在很宽地温度范围内变化,会在温度极限时导致不稳定和噪声问题.为了保持良好地线性性能及较低地失调误差,运放应该具有一个较小地输入偏置电流<例如CMOS工艺）.此外,输入噪声电压、输入共模电容和差分电容也对系统地稳定性和整体精度产生不利地影响.最后,R//C反馈网络用于建立电路地增益.该网络也会对电路地稳定性和噪声性能产生影响.2 光检测电路地SPICE模型2.1 光电二极管地SPICE模型一个光电二极管有两种工作方式：光致电压和光致电导,它们各有优缺点.在这两种方式中,光照射到二极管上产生地电流I SC方向与通常地正偏二极管正常工作时地方向相反,即从负极到正极.光电二极管地工作模型示于图2中,它由一个被辐射光激发地电流源、理想地二极管、结电容和寄生地串联及并联电阻组成.图2 非理想地光电二极管模型当光照射到光电二极管上时,电流便产生了,不同二极管在不同环境中产生地电流I SC、具有地C PD、R PD值以及图中放大器输出电压为0~5V所需地电阻R F值均不同,例如SD-020-12-001硅光电二极管,在正常直射阳光<1000fc[英尺-烛光]）时,I SC=30m A、C PD=50pF、R PD=1000MW 、R F=167kW 。
过零检测模块
PC817是光电耦合器，使之前端（图中PC817发光器左边的电路部分）与负载（受光器右边的电路）完全隔离，目的在于增加安全性，减小电路干扰，简化电路设计。
当输入端加电信号时，发光器发出光线，照射在受光器上，受光器接受光线后导通，产生光电流从输出端输出，从而实现了“电-光-电”的转换。
PC817的引脚图
电路图中的电阻都是限流，稳压的作用
根据PC817的芯片手册，PC817导通时，回路电流为20毫安——50毫安
PC817正向导通电压为1.2V-3.0V。
由于PC817光电耦合器直接接在220V上，需要保证PC817不被过高的电压直接击穿，要给PC817接入一个分压电阻，保证回路中的电流不超过50毫安。
需要接入一个电阻6600欧姆——16500欧姆之间的电阻。
零点位置的确定：按照芯片手册，PC817两端的电压只要低于1.2V电压，发光二极管是无法点亮的。
高低电平的确定，滤波电容的容值。
第4章光电信号检测电路1
o
U b1
Ub2
Ub3 Uo 大的偏置电压会引起光电
二极管的反向击穿。
利用图解法确定输入电路的负载电阻和反向偏 置电压大小时，应根据输入光通量的变化范围和输 出信号的幅度要求使负载线稍高于转折点M，以便 得到不失真的最大电压输出，同时保证反向偏压不 大于器件的最大工作电压Umax。
2、解析计算法：对光电器件的非线性伏安特性进 行分段折线化，称为折线化伏安特性。
在线段MN有关系：
arctan G0
G0U0 GU0 Smax
O
U0
由此可得：
U0
S max G0 G
或
arctan G
N
Ub U0
arctan GL
0 Ub U
G0
G
S max U0
2、计算负载电阻和偏置电压：
i
为保证最大线性输出 条件，负载线和对应的伏
M I max
图解法的应用：
1、负载电阻的影响分析：
图中给出了Ub不变时， RL的大小对输出信号的影响：
io
RL1 RL2 RL3
RL 2
RL1
RL3 M Q
输入光通量不变时，负
0 载电阻的减小会增大输出信
0 0
号电流，而减小输出电压。
同时负载电阻的减小会受到
最大工作电流和功耗的限制。
5 10
U /V
15
光电倍增管
光电二极管
光电三极管
1、图解计算法：利用包含非线性元件的串联电路 的图解法对恒流源器件的输入电路进行计算。
U
I Ub
Ub
io
RL
I
光电脉搏信号检测电路设计
光电脉搏信号检测电路设计生物医学工程１班－唐维－3004202327摘要：系统采用硅光电池做为光电效应手指脉搏传感器识取脉搏信号。
信号经放大后采用低通放大器克服干扰。
关键词：脉搏测量放大器二阶低通一、前言脉诊在我国已具有2600多年临床实践，是我国传统中医的精髓，但祖国传统医学采用“望、闻、问、切”的手段进行病情诊断，受人为的影响因素较大，测量精度不高。
随着科学技术的发展，脉搏测试不再局限于传统的人工测试法或听诊器测试法。
利用血液是高度不透明的液体,光照在一般组织中的穿透性要比在血液中大几十倍的特点, 可通过传感器对脉搏信号进行检测,这种技术具有先进性、实用性和稳定性,同时也是生物医学工程领域的发展方向。
本文将详细介绍一种光传导式的脉搏信号检测电路，并说明所涉及到的问题和方法。
二、系统设计1 系统目标设计及意义设计制作一个光电脉搏测试仪，通过光电式脉搏传感器对手指末端透光度的监测，间接检测出脉搏信号，并在显示器上显示所测的脉搏跳动波形，要求测量稳定、准确、性能良好。
2 设计思想（1）传感器：利用指套式光电传感器，指套式光电传感器的换能元件用硅光电池,由于心脏的跳动,引起手指尖的微血管的体积发生相应的变化（当心脏收缩时，微血管容积增大；当心脏舒张时,微血管容积减少），当光通过手指尖射到硅光电池时,产生光电效应,两极之间产生电压由于指尖的微血管内的血液随着心脏的跳动发生相应于脉搏的容积变化,因而使光透过指尖射到硅光电池时也发生相应的强度变化, 而非血液组织(皮肤、肌肉、骨格等)的光吸收量是恒定不变的, 这样就把人体的脉搏(非电学量) 转换为相应于脉博的电信号, 方便检测。
（2）按正常人脉搏数为60~80次/min ，老人为100~150次/min ，在运动后最高跳动次数为240次/ min 设计低通放大器。
5Hz 以上是病人与正常人脉搏波体现差异的地方，应注意保留。
（3）测量中考虑到并要消除的干扰有：环境光对脉搏传感器测量的影响、电磁干扰对脉搏传感器的影响、测量过程中运动的噪声还有50Hz 干扰。
CS2105-M12光电式烟雾检测器电路说明书
MOS电路CS2105-M12带I/O的光电式烟雾检测器电路本资料适用范围：CS2105GP-M12、CS2105GO-M12 1、概述CS2105-M12一个采用间歇喇叭报警声模式并带有I/O口的光电式烟雾检测器电路，适用于各种光电式烟雾检测系统。
其特点如下：●单电源6～12V工作，典型为9V●烟雾报警采用间歇喇叭报警声模式●工作温度范围：-25～70℃●平均工作电流：8μA●电路烟雾检测符合UL217和UL268标准●封装形式：CS2105GP-M12：DIP16；CS2105GO-M12：SOP162、功能框图与引脚说明2. 1、功能描述CS2105-M12一个采用间歇喇叭报警声模式并带有I/O口的光电式烟雾检测器电路。
使用时一般配有一个红外光电舱，由芯片红外发射端IRED控制的红外发光二极管周期性的发射红外线，接收端DETECT由一个光电二极管检测光电舱内烟雾颗粒散射来的红外线强度来判断是否有烟雾。
当检测到烟雾时，一个脉冲报警信号将会通过外部的一个压电喇叭发出警报声。
电路内部可分振荡电路、复位电路、时序电路、参考电压电路、检测放大电路、报警电路、I/O控制电路、低压检测电路、红外发射电路九个模块。
内部的可变增益运放可以直接与外围检测电路连接。
两个外接电容C1、C2决定运放的闭环增益。
可变增益运放由三种增益模式：高、中、低。
在大多数时候即待机工作状态电路为低增益模式，当检测到本地烟雾时，电路工作在中等增益模式，高增益模式则用于按键测试模式。
但是在待机状态，当电路周期性的检测光电盒的灵敏度时，电路也将工作在高增益模式。
通过I/O端口，电路可以工作在联机模式。
即把I/O端口和VSS一起与其它芯片的I/O端口和VSS并联（线或），电路最多支持40个芯片同时并联。
当I/O端口作为输入端时，内部有一个电流阱电路用于抗干扰。
当检测到本地烟雾时，电路会通过内部的短路保护电路来驱动I/O口，从而使并联网络有一个远端烟雾的信号。
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目录一、内容描述 (2)二、光电二极管基本知识 (3)1. 光电二极管的工作原理 (4)2. 光电二极管的特性与参数 (4)三、光电二极管检测电路的工作原理 (6)1. 光电检测电路的基本概念 (7)2. 光电检测电路的工作原理详解 (7)四、设计方案 (9)1. 设计目标及要求 (10)2. 电路设计 (11)（1）电路拓扑结构 (12)（2）元器件选择与参数设计 (13)3. 信号处理与放大电路 (15)（1）信号输入与处理电路 (16)（2）信号放大电路 (17)4. 电源及辅助电路设计 (18)（1）电源电路设计 (20)（2）保护及指示电路设计 (21)五、实验验证与优化 (22)1. 实验设备与工具准备 (23)2. 实验操作流程及步骤说明 (24)3. 数据记录与分析处理 (25)4. 电路性能评估与优化建议 (26)六、实际应用场景及推广价值 (27)1. 实际应用场景分析 (28)2. 推广价值及市场前景展望 (29)七、总结与展望 (30)一、内容描述光电二极管检测电路是一种基于光电效应工作的电子检测电路，主要用于检测光信号的强度或光照度。
该电路通过光电二极管将光信号转换为电信号，进而实现对光信号的测量、监控和控制。
本文将详细介绍光电二极管检测电路的工作原理及设计方案。
在光电二极管检测电路中，光电二极管作为核心元件，其工作原理主要基于光电效应。
当光线照射到光电二极管时，光子能量被材料中的电子吸收，从而使电子从价带跃迁到导带，形成电子空穴对，产生光生电流。
通过测量光生电流的大小，可以反映光照度的强弱。
根据不同的应用场景和需求，光电二极管检测电路的设计方案也有所不同。
常见的设计方案包括：直接测量法：通过测量光电二极管产生的光生电流来直接反映光照度。
这种方法简单直观，但受限于光电二极管的响应速度和灵敏度，适用于低光照度测量。
信号放大法：通过对光电二极管产生的光生电流进行放大处理，可以提高测量灵敏度和精度。
检测模块介绍
检测模块1.检测模块的组成 该模块主要由光电接近传感器、金属传感器以及电容式传感器组成（如图9-11所示）。
图9-11 各检测传感器2 ．检测传感器的工作原理 当变频输送带将工件传送至检测区域时，电容传感器对工件进行姿势的辨别、光电传感器对工件进行颜色的辨别、金属传感器对工件进行材质的检测。
（1）.工件姿势的辨别本系统的工件姿势辨别功能是由电容传感器对其进行检测的。
当输送带将工件送至检测器时，无论工件是正常放置还是反向放置，电容传感器都会动作。
因此，在实训过程中，需要对该传感器的接触时间进行滤波。
① 设置方法因为工件正常放置接通的时间与反向放置的时间是不相同的。
假设工件在匀速的情况下接通电容传感器的时间没有超过设定的时间Tn S ，则辨别该工件是正长放置的，如果出发的时间超过设定的时间Tn S ，则该工件为反放置工件，为不合格工件。
注：系统所检测结果的处理方式由PLC 程序来设定（用户可以根据使用要求进行变更） ② 材质辨别材质传感器采用电感传感器，根据电感传感器的工作原理可知，电感传感器对金属材质动作，非金属材料不动作。
因此，在工作过程中，如果传感器动作，系统判断该工件为金属材料的工件。
反之为非金属材料。
③ .电感式传感器工作原理接近传感器是一种具有感知物体接近能力的器件。
它利用位移传感器对所接近的物体具有的敏感特性达到识别物体接近并输出开关信号的目的，因此，通常又把接近传感器成为接近开关。
电感式接近传感器是一种利用涡流感知物体的接近开关。
它由高频振荡电路、检波电路、放大电路、整形电路及输出电路组成。
感知敏感元件为检测线圈，他是振荡电路的一个组成部分。
在检测线圈的工作面上存在一个交变磁场。
当金属材料的物体接近检测线圈时，金属物体就会产生涡流而吸收振荡能量，使振荡减弱至振停。
振荡与振停这两种状态经检测电路光电传感器姿势辨别传感器转换成开关信号输出④ .颜色辨别：工件颜色辨别功能采用漫反射光电传感器实现。
光电检测系统的工作原理及应用
光电检测系统的工作原理及应用概述光电检测系统是利用光电传感器来实现对光信号的检测和测量的一种系统。
它通过将光信号转化为电信号进行处理和分析，广泛应用于工业自动化、仪器仪表、机器视觉、安防监控等领域。
本文将介绍光电检测系统的工作原理及其在各个领域的应用。
工作原理光电检测系统的工作原理是将光信号转化为电信号，并通过电路进行处理和分析。
光电传感器是光电检测系统的核心组件，它可以将光信号转化为电信号。
光电传感器光电传感器主要由光电二极管（Photodiode）、光敏电阻（Photocell）和光电管（Phototube）等组成。
光电二极管是最常见的光电传感器之一，其工作原理是利用半导体材料对光的敏感性，在光照下产生电流。
光电二极管可根据光照强度的变化产生不同的电流信号，实现对光信号的检测和测量。
信号处理电路光电检测系统中的信号处理电路主要用于放大、滤波和处理光电传感器产生的微弱电信号。
通过增加电流放大器、滤波器和信号处理器等电路，可以提高系统对光信号的灵敏度和稳定性。
同时，信号处理电路还可以对电信号进行模数转换和数字信号处理，进一步对光信号进行分析和判断。
应用领域光电检测系统在各个领域有广泛的应用，以下是几个常见的应用领域：工业自动化光电检测系统在工业自动化领域中起到了重要作用。
它可以用于物料检测、位置判断和传感器触发等任务。
光电传感器可以检测到物体的存在与否，实现对物体的自动识别和测量。
在流水线上，光电检测系统可以实现对物体的计数和判断，提高生产效率和质量。
仪器仪表光电检测系统在仪器仪表领域中也有广泛的应用。
例如，在光谱仪中，光电传感器可以将光信号分解为不同波长的光谱，并进行光谱分析和测量。
在激光测距仪中，光电检测系统可以利用光信号的反射时间来测量目标物体与传感器的距离。
机器视觉光电检测系统在机器视觉领域中也被广泛应用。
它可以用于图像传感和边缘检测等任务。
利用光电传感器对光信号的感知和分析，可以实现对图像的自动采集、处理和判断。
第六章光电检测电路的设计
S max /[U b (1 G / G0 ) S max / G0 ]
当
R
＝1/
L
G
L
已知时，可计算偏置电源
电压 U b为
用解析法计算输入电路
U b S max(GL G0 ) / GL (G0 G)
a) 确定线性区 b) 计算输出信号
3）计算输出电压幅度 由图b，当输入光通量由Φmin变化到Φmax时，输出电压
b) 相对探测灵敏度曲线 1-检测型Si光电二极管
2-照相用Si光电二极管 3-平面型Si光电池 4-光电三极管
5-台面型光电二极管 6-视见函数
7-CdS光敏电阻
2）探测器的光电转换特性和入射辐射能量的大小相匹配
根据光电系统辐射源的发光强度、传输介质和目标的传输 及调制损耗、接收光学系统接收孔径的限制及反射吸收等损失 的影响，可以计算出入射到探测器光敏面上的实际辐射能量， 通常它们是很微弱的，探测器的选择应充分利用这些有用的信 号能量，为此要考虑：
为了提高传输效率，无畸变地变换光电信号，光电检测器 件不仅要和被测辐射源及光学系统，而且要和后续的电子系统 在特性和工作参数上相匹配，使每个相互连接的器件都处于最 佳的工作状态。光电检测器件和光路的匹配是在对辐射源和光 路进行光谱分析和能量计算的基础上，通过合理选择光路和器 件的光学参数来实现的，这要涉及到工程光学的内容。而光电 检测器件和电路的匹配则应根据选定的光电检测器件的参数， 通过正确选择和设计电路来完成。
载电阻RL的减小会增大输出信号电流 而使输出电压减小。但RL的减小会受 到最大工作电流和功耗的限制。为了
提高输出信号电压应增大RL ，但过大 的RL会使负载线越过特性曲线的转折 点M进入非线性区，而在这个范围内
光电信号检测电路设计
光电信号检测电路设计在设计光电信号检测电路之前，需要确定以下几个关键参数：光电信号的波长、光电传感器的输出特性、所需的电信号增益和滤波要求。
一般来说，光电信号检测电路由以下几个基本组成部分组成：光电传感器、放大电路、滤波电路和输出电路。
首先，选择一个合适的光电传感器。
根据所需的光电信号波长和灵敏度要求，选择合适的光电传感器。
常见的光电传感器有光敏二极管、光敏电阻和光电三极管等。
接下来，设计一个放大电路来放大光电传感器的输出信号。
放大电路可以使用运放来实现，运放具有高增益和低失真的特点。
放大电路应该将光电传感器的微弱信号放大到适合后续处理和控制的程度。
为了提高信号质量和去除噪声，滤波电路也是必要的。
滤波电路可以选择合适的滤波器来实现，常见的滤波器有低通滤波器和带通滤波器等。
滤波器可以去除高频噪声和不需要的信号成分，以保证输出信号的准确性和稳定性。
最后，设计一个输出电路来输出检测到的光电信号。
输出电路可以选择合适的接口电路或控制电路来实现，以满足所需的输出要求。
在设计光电信号检测电路时，需要考虑以下几个方面：1.光电传感器的选择和特性，如波长、灵敏度、响应时间等。
2.放大电路的设计，包括放大倍数的选择、输出电阻的确定等。
3.滤波电路的设计，包括滤波器类型的选择、截止频率的确定等。
4.输出电路的设计，包括输出接口电路的选择、输出信号类型的确定等。
5.对电路进行仿真和实验验证，以确保其性能和可靠性。
总体来说，光电信号检测电路设计是一个涉及多个方面的复杂工程，需要综合考虑各种因素来实现预期的功能。
只有在充分理解和应用相关电路理论的基础上，才能设计出性能稳定、有效可靠的光电信号检测电路。
(完整版)第四章光电信号检测电路
制约关系
1.图解计算法：利用包含非线性元件的串联电路的
图解法对恒流源器件的输入电路进行计算。
基本电路
Ub
io
RL
U
I Ub
I
RL
IQ
I
0
Q
0
0
负载线方程:
U I Ub IRL
负载线与对应输入光通量为
o
arctan1 RL
U UQ U
Ub Uo
Φ0时的器件的伏安特性曲线交点Q，即为输入电路的静态
4.1 光电检测电路的设计要求
设计原则: 保证光电器件和后续电路最佳的工作 状态。使整个检测电路满足下列要求:
1. 光电转换能力强: 光电灵敏度、线性范围。 2. 动态响应能力快: 频率响应 3. 信号检测能力强: 信噪比(SNR)、等效噪声功率(NEP)。 4. 稳定性、可靠性好: 工作要求（精度 重复性）
工作点，当Φ0下降ΔΦ时，在负载电阻RL上产生的 电U 压信号输出和 的I 电流信号输出。
可借助图解法合理地选择电路参数, 如最 大工作电流、最大工作电压和最大耗散功率。
图解法的应用：电路分析 光电开关
io 1R.L负2 载RL1 电RRL2L阻1 R功L的3耗限影制响0 分析：R响L:的图大中小给对出输了出Ub信不号变的时影，
图解法的应用
1. 由ΔΦ和ΔI选择RL和Ub稍高于转换点M, 以便 有最大不失真电压输出。 2. 利用输出的线性关系, 确定RL和Ub 3. 同时保证Ub不大于器件最大工作电压Umax
M
2.解析计算法：对光电器件的非线性伏安特性进行 分段折线化，称为折线化伏安特性。
折线化的画法
i
i
M
arctan G
光电检测技术及应用 第8章光电检测常用电路
z2
r22
(wL2
1 )2 wC2
r2
1 2
arctg
(wL2
1 wC 2
r2
)
w0 L2 r2
w w0
1 r2 w0C2
w0 w
Q2
(
w w0ห้องสมุดไป่ตู้
w0 w
)
Q2
2w w0
Q2
w0 L2 r2
为二次侧回路的品质因数，
称为广义失调
量，Z2为二次侧回路的阻抗。
w w w0 为角频率变化量。I2 的相位较U1 滞后 ，它在
电二极管处于接近开路状态，
可以得到与开路电压成正比例
的输出信号即
，A = R2 R1
v
R1
根据（8-1）式代入得
V0 AV Voc
V0
AV
kT q
ln(Se E / I 0 )
四、光电器件与集成运算放大器的连接
（3）阻抗变换型
电路的输出电压
V0 I sc R f R f Se E
当实际的负载电阻 RL 与放大器连接时，RL 远远大于R0 ，则负
常见的鉴频器有斜率鉴频器、相位鉴频器、 比例鉴频器等，对这些电路的要求主要是非线 性失真小，噪声门限低。
1．斜率鉴频器 斜率鉴频器是属于调幅调频变换型。它先通
过线性网络把等幅调频波变换成振幅与调频波 瞬时频率成正比的调幅调频波，然后用振幅检 波器进行振幅检波。
图8-10 斜率鉴频器原理框图及各环节波形图
二、放大器设计中频率及带宽的确定 在实际系统中，从提高信噪比考虑，很少
要求精确保持波形，而按实际需要适当牺牲高 频成分，保持必要的脉冲特性。图8-4说明了 所需保持波形和电路3dB带宽△f之间的关系。
光电检测技术
光电检测技术在光纤通信中的应用摘要：光电检测技术是光学与电子学相结合而产生的一门新兴检测技术。
它主要利用电子技术对光学信号进行检测，并进一步传递、储存、控制、计算和显示。
光电检测技术从原理上讲可以检测一切能够影响光量和光特性的非电量。
它可通过光学系统把待检测的非电量信息变换成为便于接受的光学信息，然后用光电探测器件将光学信息量变换成电量，并进一步经过电路放大、处理，以达到电信号输出的目的。
然后采用电子学、信息论、计算机及物理学等方法分析噪声产生的原因和规律，以便于进行相应的电路改进，更好地研究被噪声淹没的微弱有用信号的特点与相关性，从而了解非电量的状态。
微弱信号检测的目的是从強噪声中提取有用信号，同时提高测速系统输出信号的信噪比。
关键词：光电二级管雪崩光电二极管光电检测光电效应信噪比光纤通信技术：光纤通信的发展极其迅速，至1991年底，全球已敷设光缆563万千米，到1995年已超过1100万千米。
光纤通信在单位时间内能传输的信息量大。
一对单模光纤可同时开通35000个电话，而且它还在飞速发展。
光纤通信的建设费用正随着使用数量的增大而降低，同时它具有体积小，重量轻，使用金属少，抗电磁干扰、抗辐射性强，保密性好，频带宽，抗干扰性好，防窃听、价格便宜等优点。
中国研究开发光纤通信正处于十年动乱时期，处于封闭状态。
国外技术基本无法借鉴，纯属自己摸索，一切都要自己搞，包括光纤、光电子器件和光纤通信系统。
就研制光纤来说，原料提纯、熔炼车床、拉丝机，还包括光纤的测试仪表和接续工具也全都要自己开发，困难极大。
武汉邮电科学研究院，考虑到保证光纤通信最终能为经济建设所用，开展了全面研究，除研制光纤外，还开展光电子器件和光纤通信系统的研制，使中国至今具有了完整的光纤通信产业。
在光纤通讯技术中光电检测极其重要。
目标信号光电转换器或其它转换装置下转换成脉冲光波，然后通过光纤利用光在光疏光密介质发生全反射定理进行传播，到达终端后通过光电传感器检测、识别，最终到达目的地或终端。
典型光电检测器件
相机(成像)原理
数码相机的「视网膜」 • CCD（Charge Coupled Device ）
电荷耦合元件 • CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）
互补性氧化金属半导体
可记录光线变化的半导体
CCD --- Charge Coupled Device，电荷耦合元件
• 面阵CCD：器件像元排列为一平面，它包含若干行和列的结合。 • 目前达到实用阶段的像元数由25万至数百万个不等，按照片子的尺寸不同有1／3英寸、
l／2英寸、2／3英寸以至1英寸之分。
线阵CCD：一行，扫描；体积小，价格低； 面阵CCD: 整幅图像；直观；价格高，体积大；
线阵CCD
• 每次只拍摄图像的一条线，这种CCD精度高，速度慢，无法用来拍摄移动的物体，也无法使 用闪光灯。
效应（光伏效应）。
光敏电阻：当光敏电阻受到光照时， 阻值减小。
大面积光电池
红外发射、接收对管外形
红外发射管
红外接收管
光热效应
• 光热效应：材料受光照射后，光子能量与晶格相互作用，振动加剧，温度升高，材料的性质 发生变化． – 热释电效应：介质的极化强度随温度变化而变化，引起电荷表面电荷变化的现象． – 辐射热计效应：入射光的照射使材料由于受热而造成电阻率变化的现象． – 温差电效应：由两种材料制成的结点出现稳差而在两结点间产生电动势，回路中产生电 流．
1、CMOS传感器原理
（1）光照特性
2、CMOS传感器特性
CMOS传感器的主要应用也是图像的采集，也要求能够适应更宽的光照范围。因此也必须采用 非线性的处理方法和自动调整曝光时间与自动增益等处理方法。
结果与CCD相机一样损失了光电转换的线性，正因为此项，它也受限于灰度的测量。