基于APD的光电探测器电路研究与设计

光电探测器电路用于对光电转换器件输出的微弱电压或电流信号进行放大、处理和整形输出。对于不同探测用途而采用的光电转换器件不同，与之配合使用的光电探测器电路性能也因此而不同。如果用来进行光电转换，则重点考虑的是器件的光电转换效能和匹配方式。这里介绍一种用雪崩光电二极管(APD)与光电探测器电路匹配使用的最佳方法。针对如何提高光电信号前置放大器信噪比这一关键问题，进行了分析和实践。在设计电路过程中，除了电路结构的考虑外，对工艺的考虑也是必须的。由于电路结构设计、工艺设计考虑周全，设计的光电探测器电路信噪比高。这里还介绍通过用自制的噪声发生器对光电探测器电路进行定量的分析，测算出探测器的增益和信噪比。该研究是设计满足各种光电信号转换电路的一个重要步骤。

本文引用地址： 器件的选择1．1 提高APD的光电转换效能 雪崩光电二极管(Aualanche Photo Diode，APD)的光电转换效能主要是对信号有倍增作用，它比一般光电二极管的功率电平所产生的响应高几十或几百倍。倍增与偏压有关，反偏压越大，倍增G也越大，如图1所示。一旦电压达到某个值，APD会被击穿，此电压就是雪崩电压VB。设置APD的工作点一般略小于VB，如图2所示。

未调制时，由平均光通量P0所产生的散粒噪声引起的电流波动Ic可表示为：

由于热噪声和放大器内部产生的噪声引起的电流波动Ib为：

对噪声源模型的特征和噪声进行分析。当信号光强度取最大振幅值Pmax时，电流值Jsmax为：

利用这些公式可以计算由光信号变换成电信号时的信噪比为：

因为光电检测器内部阻抗很大，可看作电流源，所以若检测器的负载阻抗大的话，则Ib2就下降，结果使得SNR增加，所以一般负载电阻取得较大，但不能太大。若加大负载电阻，则放大器输入端的时间常数CR对频带的限制增强，高频信号成分受到抑制，而这两方面的需求却是互相制约，互相矛盾的。然而，Ib2的减小所引起SNR的增加与高频信号衰减所引起SNR下降可得到补偿。要放大频率在10 MHz范围内的信号，光电检测器与APD配合使用的前置放大器件选用输入阻抗大的结型场效应管较为有利，上述分析就为设计光电探测器电路系统奠定了选择关键器件的基础。DIY机械键盘相关社区:机械键盘DIY

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