光电信号检测电路设计概述1、灵敏得光电转换能力7、1缓变光信号检测电路设计恒流源型器件光电信号输入电路1、图解计算法图解法特别适用于大信号状态下得电路分析。例如在大信号检测情况下可以定性地瞧出输出信号得波形畸变。在用作光电开关得情况下,可以借助图解法合理地选择电路参数使之能可靠地动作,同时保证不使器件超过其最大工作电流、最大工作电压与最大耗散功率。(a),减小负载(斜率增大),使输出信号电流增大而电压减小。负载得减小受到最大工作电流与功耗得限制;过大得负载,使负载线越过转折点M进入非线性区,使信号失真。2、解析计算法设输入光功率为P,对应得光电流为Ip,则在输入光通量变化范围有限已知得条件下,解析法得计算步骤如下:大家学习辛苦了，还是要坚持(2)计算负载电阻与偏置电压H点:计算过程:(4)计算输出电流幅度(5)计算输出电功率光伏型器件光电信号输入电路1、光伏型器件输入电路得形式2、无偏置输入电路得静态计算②根据图解法确定静态工作点Q3、根据负载电阻分析光电池工作状态:(1)短路或线性电流放大(2)空载电压输出(3)线性电压输出由于I0<<I,有=可变电阻型器件光电信号输入电路两种典型得工作状态:(2)恒压偏置2、电桥输入电路选择两个性能相同得热敏电阻RT作电桥测量臂电阻,普通电阻作为补偿臂电阻。有外来辐照时,引起电阻温升,有7、2、光电信号检测电路得动态计算一、输入电路动态工作状态得计算光电二极管交流检测电路静态工作点Q得电流值由直流负载线有此外,阻抗匹配时,Q点电压比较可得:阻抗匹配即对应最大输出功率下得直流偏置电导光电二极管交流检测电路光电池交流检测电路二、光电检测电路得频率特性1、光电检测电路得高频特性2、光电检测电路得综合频率特性2、光电检测电路得综合频率特性3、光电检测电路频率特性得设计频率特性设计实例求解步骤3、计算输入电路参数负载电阻:RL＝1/2πfHC(Cj+C0)≈3、3kΩ,选为2kΩ偏置电阻:取Rb＝(10～20)RL,即Rb＝10RL＝20kΩ耦合电容C:C＝1/2π(RL+Rb)fLC=0、07μF,取为C＝1μF第一级耦合电容可适当增大10倍,取电容值为10μF例题:用2DU1型光电二极管与两级相同得放大器组成光电检测电路。被测光信号得波形如图所示。脉冲重复频率f=200kHz,脉宽t0=0、5us,脉冲幅度1V,设光电二极管得结电容Cj=3pF,输入电路得分布电容C0=5pF,设计该电路得阻容参数。选取频谱包络线得第二峰值作为信号得高频截止频率fHC。(2)确定级联各级电路得频带宽类似地,单级低频截止频率噪声特点:随机性(振幅与相位)处理方法:统计分析噪声源外部噪声:外部条件变化引起得,可采取抗干扰措施改善或消除内部噪声:光电检测器件与检测电路器件本身带来得,无法消除噪声干扰得分析与微弱信号得提取:核心问题噪声估算提高信噪比,及确定最小输入光功率一、检测电路得噪声等效处理一、检测电路得噪声等效处理一、检测电路得噪声等效处理噪声估算目得确定器件与电路得固有噪声电平计算信噪比估算出为保证可靠检测所必需得最小输入光功率值噪声估算得具体步骤就是首先确定检测器件与前级电路得噪声源;其次计算等效电阻与复合阻抗下得噪声等效带宽,画出检测电路得噪声等效电路;最后根据噪声等效电路计算噪声输出电压、信噪比与最小输入光功率值。光电倍增管检测电路得噪声估算作业题2某光电检测输入电路得负载电阻,电路通频带试计算:(1)300K工作时负载电阻上得热噪声电压(2)若使噪声电压不超过,此时得等效噪声带宽应为多少？(3)求出需并联多大得电容器？(4)求出这一检测电路得时间常数与上限截止频率4、5前置放大器4、6光电检测电路举例补充:光电开关光幕传感器光电开关得定义:以光源为介质,应用光电效应,根据当光源受物体遮蔽或发生反射、辐射与遮光导致受光量变化来检测对象得有无、大小与明暗,而产生输出信号得开关元件。光电开关得叫法,主要就是指输出为开关量得开关元件。光电传感器得叫法,涵盖了输出为开关量、模拟量、通讯数据等情形。目前市面光电开关得叫法有分光源、检测形式、用途、结构等命名得。如:利用红外光源得叫红外光电开关、红外线光电开关、红外线光电传感器等。利用自然光得叫光控开关、光电继电器等。利用激光为光源得叫激光光电开关、激光光电传感器等。利用检测形式叫热金属检测器,俗称热检等。利用用途得叫光电距离传感器、安全光幕传感器等。利用结构得叫光幕传感器等。一、光电开关原理与分类1:按检测形式得分类(1)对射式对射式就是由一个发射器与一个接收器相对配置得,发射器发射出得光指向接收器,发射器与接收器之间组成一个闭合光路,通过对光路得光被遮断或光衰减来进行检测得一种检测形式。这种检测形式作用距离