專利名稱：一種光電探測前置放大電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光電探測前置放大電路。
背景技術(shù)：
光電二極管APD是一個電流型器件，其產(chǎn)生的是電流信號，產(chǎn)生的電流非常小，約 IOnA 200nA，光電探測前置放大器要求能夠無損失的獲取光電二極管的電流信號，并且 盡量提高該信號與前置放大器中產(chǎn)生的噪聲的比值。傳統(tǒng)的光電探測前置放大器是采用電阻來對光電二極管的電流進(jìn)行取樣的，參見附圖2所示，光電二極管Pl的正極輸出端與采樣電阻R2的第一端相連，采樣電阻R2的第 二端接地，另外為了電路安全，光電二極管Pl的正極輸出端還連接了一個高阻值的保護(hù)電 阻Rl后接地，采樣電阻R2的第二端與光電二極管的信號放大電路2’的輸入端相連，光電 二極管的信號放大電路2’采用常規(guī)電路，一般由放大器及該放大器的外圍電路組成。上述傳統(tǒng)的光電探測前置放大器存在信噪比低，噪聲較大的問題，不能滿足高速 寬帶前置放大器的要求，同時，采樣電阻R2會產(chǎn)生熱噪聲，采樣電阻R2電阻值越大，熱噪聲 也就越大，其計算公式如下<formula>formula see original document page 3</formula>上式中，k為玻爾茲曼常量，T為絕對溫度，R為電阻值(Ω)，Β為帶寬(Hz)。熱噪聲與電阻的平方根成正比。取T = 300K (27 "C )，則有<formula>formula see original document page 3</formula>而光電探測前置放大電路的前級要求的最小帶寬為50MHz，此時，<formula>formula see original document page 3</formula>取采樣電阻R8的組織為IK Ω，其噪聲Vn= 28. 17 (μ Vrms)，此時，最小的信號強(qiáng)度為Ys = IOnA^lK Ω = 10 μ V，噪聲足以把信號淹沒。并且， 從輸入信號的角度而言，采樣電阻R2取IK的值已經(jīng)接近最佳值，R2太大，其輸出的噪聲繼 續(xù)增大，且會影響信號的帶寬；R2太小，其進(jìn)入運放的信號強(qiáng)度過于微弱，導(dǎo)致運放的性能 降低，信噪比進(jìn)一步惡化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)提供一種能有效提高光電探測 前置放大器的信噪比的光電探測前置放大電路。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為該光電探測前置放大電路，連接 在光電二極管的正極輸出端與光電二極管的信號放大電路之間，其特征在于包括微波管、 第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、可調(diào)電阻，其中所述第二電阻和第四電阻的第一 端均與所述光電二極管的正極輸出端相連，所述第二電阻的第二端與所述可調(diào)電阻的可控端相連，所述可調(diào)電阻的第一固定端與第一外部穩(wěn)壓電源相連，所述可調(diào)電阻的第二固定端與所述第一電阻的第一端相連，所述第一電阻的第二端接地；所述第四電阻的第二端與 所述微波管的柵極相連，所述微波管的源極與第二外部穩(wěn)壓電源相連，所述微波管的漏極 與所述第三電阻的第一端相連，第三電阻的第二端與第三外部穩(wěn)壓電源相連，所述述微波 管的漏極與光電二極管的信號采樣及信號放大電路的輸入端相連。作為改進(jìn)，所述光電探測前置放大電路還包括第一電容、第二電容、第三電容、第 四電容，其中所述第一電容的第一端與所述微波管的源極相連，所述第一電容的第二端接 地；所述第二電容的負(fù)極與所述微波管的源極相連，所述第二電容的正極接地；所述第三 電容的第一端與所述第三電阻的第二端相連，所述第三電容的第二端接地；所述第四電容 的負(fù)極與所述第三電阻的第二端相連，所述第四電容的正極接地。較好的，所述微波管為NE350184C型號的晶體管。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于采用本發(fā)明提供的光電探測前置放大電路， 不僅能降低輸入到信號放大電路上的噪聲，提高整個電阻的信噪比，還能實現(xiàn)對輸入到信 號放大電路上的輸入信號的放大；并且本發(fā)明提高的電阻結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)。


圖1為本發(fā)明實施例中光電探測前置放大電路的電路原理圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中光電探測前置放大電路的電路原理圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。如圖1所示的光電探測前置放大電路1，連接在光電二極管Pl的正極輸出端與光 電二極管的信號放大電路2之間，其包括微波管Q1、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻 R3、第四電阻R4、可調(diào)電阻RV1、第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4，其中 所述第二電阻R2和第四電阻R4的第一端均與所述光電二極管Pl的正極輸出端相連，所述 第二電阻R2的第二端與所述可調(diào)電阻RVl的可控端相連，所述可調(diào)電阻RVl的第一固定端 與第一外部穩(wěn)壓電源VCCl相連，所述可調(diào)電阻RVl的第二固定端與所述第一電阻Rl的第 一端相連，所述第一電阻Rl的第二端接地；所述第四電阻R4的第二端與所述微波管Ql的 柵極相連，所述微波管Ql的源極與第二外部穩(wěn)壓電源VCC2相連，所述微波管Ql的漏極與 所述第三電阻R3的第一端相連，第三電阻R3的第二端與第三外部穩(wěn)壓電源VCC3相連，所 述述微波管Ql的漏極與光電二極管的信號采樣及信號放大電路2的輸入端相連；所述第一 電容Cl的第一端與所述微波管Ql的源極相連，所述第一電容Cl的第二端接地；所述第二 電容C2的負(fù)極與所述微波管Ql的源極相連，所述第二電容C2的正極接地；所述第三電容 C3的第一端與所述第三電阻R3的第二端相連，所述第三電容C3的第二端接地；所述第四 電容C4的負(fù)極與所述第三電阻R3的第二端相連，所述第四電容C4的正極接地。本實施例中，微波管Ql采用NE350184C型號的晶體管，其跨度為50ms，其噪聲密
度為0.7(m^/#，B為帶寬，單位為HZ ；第一外部穩(wěn)壓電源VCCl為-12V，第二外部穩(wěn)壓電源 VCC2為-2V，第三外部穩(wěn)壓電源VCC3為4. 2V。本實施例在使用中，首先調(diào)節(jié)可調(diào)電阻RVl的阻值，使微波管Ql工作于最佳的靜態(tài)工作點。本電路的前級噪聲主要是微波管的輸入電壓噪聲。微波管Ql的輸入電壓噪聲為:<formula>formula see original document page 5</formula>加上此時第四電阻R4上的噪聲電壓:<formula>formula see original document page 5</formula>前級總的輸出電壓噪聲為<formula>formula see original document page 5</formula>，僅為現(xiàn)有技術(shù)中直接用電 阻作負(fù)載實現(xiàn)放大的輸出電壓噪聲(28. 17uV)的19.9%。因此，本實施例的電路與現(xiàn)有技術(shù)的電路相比，其信噪比提高了 11.81倍 (2.35/0. 199 = 11.81)。具有顯著的效果，并解決了小信號寬帶輸入的難題。
權(quán)利要求
一種光電探測前置放大電路，連接在光電二極管(P1)的正極輸出端與光電二極管的信號放大電路(2)之間，其特征在于包括微波管(Q1)、第一電阻(R1)、第二電阻(R2)、第三電阻(R3)、第四電阻(R4)、可調(diào)電阻(RV1)，其中所述第二電阻(R2)和第四電阻(R4)的第一端均與所述光電二極管(P1)的正極輸出端相連，所述第二電阻(R2)的第二端與所述可調(diào)電阻(RV1)的可控端相連，所述可調(diào)電阻(RV1)的第一固定端與第一外部穩(wěn)壓電源(VCC1)相連，所述可調(diào)電阻(RV1)的第二固定端與所述第一電阻(R1)的第一端相連，所述第一電阻(R1)的第二端接地；所述第四電阻(R4)的第二端與所述微波管(Q1)的柵極相連，所述微波管(Q1)的源極與第二外部穩(wěn)壓電源(VCC2)相連，所述微波管(Q1)的漏極與所述第三電阻(R3)的第一端相連，第三電阻(R3)的第二端與第三外部穩(wěn)壓電源(VCC3)相連，所述述微波管(Q1)的漏極與光電二極管的信號采樣及信號放大電路(2)的輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電探測前置放大電路，其特征在于還包括第一電容(Cl)、 第二電容(C2)、第三電容(C3)、第四電容(C4)，其中所述第一電容(Cl)的第一端與所述 微波管(Ql)的源極相連，所述第一電容(Cl)的第二端接地；所述第二電容(C2)的負(fù)極與 所述微波管(Ql)的源極相連，所述第二電容(C2)的正極接地；所述第三電容(C3)的第一 端與所述第三電阻(R3)的第二端相連，所述第三電容(C3)的第二端接地；所述第四電容 (C4)的負(fù)極與所述第三電阻(R3)的第二端相連，所述第四電容(C4)的正極接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光電探測前置放大電路，其特征在于所述微波管(Ql) 為NE350184C型號的晶體管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光電探測前置放大電路，連接在光電二極管的正極輸出端與光電二極管的信號放大電路之間，其特征在于包括微波管、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、可調(diào)電阻，其中第二電阻和第四電阻的第一端均與光電二極管的正極輸出端相連，第二電阻的第二端與可調(diào)電阻的可控端相連，可調(diào)電阻的第一固定端與第一外部穩(wěn)壓電源相連，可調(diào)電阻的第二固定端與第一電阻的第一端相連，第一電阻的第二端接地；第四電阻的第二端與微波管的柵極相連，微波管的源極與第二外部穩(wěn)壓電源相連，微波管的漏極與第三電阻的第一端相連，第三電阻的第二端與第三外部穩(wěn)壓電源相連，所述微波管的漏極與光電二極管的信號采樣及信號放大電路的輸入端相連。
文檔編號H03F1/26GK101806620SQ20101012902
公開日2010年8月18日 申請日期2010年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月16日
發(fā)明者金如江 申請人:寧波漢迪傳感技術(shù)有限公司