一、介紹:
(1)弱光檢測通常是先將光信號通過光電器件轉(zhuǎn)換成電信號,再經(jīng)前置放大電路放大后,由A/D轉(zhuǎn)換電路將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號進(jìn)行分析處理。弱光檢測技術(shù)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代通信、醫(yī)療和科研等領(lǐng)域。
(2)弱光檢測電路一個重要性能指標(biāo)是對噪聲的濾除能力,但在弱光檢測時,光信號和噪聲幾乎處于同一數(shù)量級,信號很容易淹沒在噪聲中,不利于后續(xù)電路處理。傳統(tǒng)方法是采用電路級聯(lián)來濾除干擾,放大信號;但這種電路需用精密電阻,且設(shè)計復(fù)雜,電路體積大,可靠性差。
(3)隨著集成對數(shù)放大電路的發(fā)展,其寬動態(tài)范圍、高精確輸出的顯著特點(diǎn),光檢測電路也得到不斷發(fā)展和完善,對數(shù)電路具有優(yōu)異的數(shù)據(jù)壓縮性能,可將很寬的輸入動態(tài)范圍信號壓縮在很窄的電壓范圍內(nèi)。
二、特點(diǎn):
(1)由于光電轉(zhuǎn)換電路的輸出信號通常在mV數(shù)量級,且信號常常淹沒在噪聲中,因此前置放大部分需有較強(qiáng)的濾噪和放大能力。選用精密對數(shù)放大電路LOGl00和外圍元件構(gòu)成前置放大電路。
(2)虛線框內(nèi)所示電路為LOGl00的簡化內(nèi)部電路,其動態(tài)輸人范圍1nA~1mA,滿跨度輸出誤差(FSO)低于0.37%,和精確對數(shù)關(guān)系最大偏離小于O.1%。同時,內(nèi)部還集成有激光校準(zhǔn)電阻,使得該對數(shù)放大器在環(huán)境溫度變化時仍能保持精確輸出。LOGl00有4個選擇端,通過不同的連接方式,可以很方便得到不同增益。
三、原理:
(1)因光電轉(zhuǎn)換電路的增益很高,雖然采用精密放大電路,并使用RF和CF限制信號頻帶,但幾乎對所有的輸入光信號,其輸出噪聲都非常高。
(2)LOGl00作為前置放大電路在放大有用信號的同時,也有效抑制了噪聲,其具體測量數(shù)據(jù)和理論計算結(jié)果差距較小,可滿足設(shè)計要求。圖3所示為輸入光功率在1.4nW時理論值(虛線)和測量值(實線)相差不到0.1V。
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