光電檢測電路設計要點


微弱信號檢測技術在萬物互聯的時代應用更加廣泛,應用包括工業測量、光電檢測、環境檢測監測設備、生物傳感器、化學傳感器、光譜分析設備等等,這些傳感器的信號輸出類型多為微弱的電流信號,級別從fA到uA。因此,我們今天以光電二極管為例,具體說說微弱電流信號的檢測處理技術要點,光電二極管檢測示意圖如圖:

光電二極管作為比較復雜的一種傳感器,暗電流是其中最重要的參數之一:
光電二極管的種類:
1、PN結型。即簡單的PN結二極管,一般面積較大,電容較大,多應用於低速應用中。
2、PIN型。在PN型的基礎上,有更厚的耗盡層,因此具有更好的頻譜響應特性,寄生電容較小,高帶寬多應用於較高速場合。
3、Schottky光電二極管。即基於肖特基二極管的光電二極管,具有超高速特性,用在超高速應用。
4、Avalanche光電二極管。即APD雪崩型光電二極管,特性是具有內部增益,因為利用的是二極管的雪崩擊穿原理,因此可以檢測更加微弱的光信號。
光電二極管的偏置電壓應用差別:根據應用差別來選擇偏置特性。
光電檢測前級電路的反饋阻容設計:電容的設置是為了運放的穩定,增加一個零點,匹配與信號源的寄生電容。
光電檢測的噪聲特性:噪聲處理是光電檢測的重點,首先要明確噪聲可能的來源。
反饋電阻的等效噪聲:
等效電流噪聲:
等效輸入電壓噪聲:
信號與噪聲增益的差別:
·那么對於綜合噪聲的處理,可以添加PGA,但是增益要控制。
前級運放的選擇與應用:
幾個應用要點:
更低漏電流處理技術:
小結:
基於光電二極管的微弱信號檢測技術中的噪聲處理需要在理解噪聲源的基礎上去實驗處理,選擇合適的運放是重點,解決問題不能放過任何可能,因為微弱的信號噪聲可能來源於各個方面,電路本身,信號源本身,環境本身,甚至實驗操作本身。多動手,多試驗,多思考,多總結,步步為營長知識!


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