《光电信号处理方法》PPT课件

《《光电信号处理方法》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、光电信号检测第十一章光电信号处理方法光电信号作为信息的一种载体，具有信息容量大、易于控制、便于远距离传送、可高速处理等特点。在科学研究、人类生活、生产的各个领域都得到了广泛的应用。在光电探测系统中，探测器输出的电信号通常很微弱，一般仅为微伏数量级，只有被充分放大和各种处理后才能记录下来，因此，信号放大与处理电路是光电探测系统中的重要组成部分。光电信号处理的主要目的是最大限度地抑制噪声，提取信号携带的有用信息。步骤：信号处理电路从探测器接收到低电平信号，通过放大、限制带宽、分离信息，再送到终端的控制装置或显示器。第十一章光电信号处理方法9/15/20212由于光电探

2、测器通常所处空间有限，并且还可能处于运动的机构上，所以在探测器上进行信号处理十分困难。解决办法：在靠近探测器的位置上放置小型前置放大器，来放大探测器的输出信号，变换它的输出阻抗，改善分路电容效应以展宽探测器的频带，使电信号经这些处理后能通过低阻抗屏蔽式电缆，成功地传输到信号处理系统的有关电路部分。因此，前置放大器的设计要求是低噪声、高增益、低输出阻抗、大的动态范围、良好的线性特征和较好的抗噪声能力。此外，还要仔细地屏蔽，以消除不希望有的杂散场信号。因此，前置放大器品质的优劣是整个信号处理系统中最关键的部分。§11－1前置放大器9/15/20213前置放大器的研究十

3、分成熟，尤其对其噪声的分析比较详尽。由于低噪声放大器性能不断提高，可供选用的种类也越来越多，例如OP－24／27／34／37／227系列和AD797等。因此，在低噪声前置放大器设计中，现在更多的是直接选用性能优良的低噪声运算放大器，而一般不再单独地进行设计。如何正确地选用适合自己目的的低噪声运算放大器，是需要认真考虑的。9/15/20214一、放大器噪声的评价方法1.放大器的噪声模型放大器内的所有噪声源都折算到输入端，这就是阻抗为零的噪声电压源En串联在输入端和阻抗为无限大的噪声电流源In与输入端并联。放大器内部成为一个无噪声的放大器，噪声电压且En和噪声电流In

4、可以通过测量得到。这样等效之后，对放大器内部噪声过程的研究可以简化为分析压En和In在电路中的作用，这种等效的模型称为放大器的En－In噪声模型，该模型也适用于晶体管、电子管以及集成电路。Rs**~*EnEiInEtUsZi无噪声放大器EnoUnoEt：信号源电阻的热噪声电压Rs：信号源电阻9/15/202152．等效输入噪声采用En－In模型后，一个信号源与放大器组成的系统的噪声源可归结为三个，即En、In和Et。进一步考虑这三个噪声源共同作用的效果，可以将它们等效为信号源，用“等效输入噪声Eni”表示。源电阻的热噪声放大器的噪声电压源和噪声电流源，是选择前置放

5、大器的依据。9/15/202163．En和In的测量En－In模型应用广泛的原因是其参数En和In值容易测量。如果Rs等于零，Et和InRs两项为零，这样得到的等效输入噪声就是噪声电压源En（Eni≈En）。因此，在Rs＝0的条件下测量放大器的总输出噪声，得到的就是AuEn，总输出噪声除以增益Au就可得到En。当Rs足够大时，Eni≈InRs。9/15/20217二、噪声的测量为了确定放大器的噪声性能，了解电路是否达到预期的性能要求，就要实际测量放大器输出的噪声；要确定放大器的En－In模型参量，也要实际测量噪声的大小。实际上，噪声分布在整个系统上，但总的噪声效果

6、会反映到输出端。因为信号处于放大器的输入端，所以把放大器和输入网络的所有噪声都包括到等效输入噪声参数中是符合逻辑的。等效输入噪声Eni的测量基本方法有两种：正弦波法和噪声发生器法。9/15/202181.正弦波法(1)测试原理根据等效输入噪声定义，等效输入噪声压Eni是一个与信号源串联的并等于探测器和放大器的噪声之和的噪声电压源。它把所有的放大器和输入噪声都归化到信号源处。因为信号源和噪声电压源同处一点，对于输出端，具合相同的电压传输函数Kt。步骤①在输出端测量总输出噪声Eno；②测量电压传输函数Kt，Kt＝U0／Us；③求出等效输入噪声Ein。9/15/2021

7、9(2)正弦波法噪声测试系统的组成用正弦波法需要测量总输出噪声和电压传输增益，需要的仪器设备有：正弦波信号发生器、衰减器、低噪声放大器、滤波器和均方根电压表等。①正弦波信号发生器为了使测量精确，要求发生器输出的信号微弱，因此宜选用输出功率小的信号发生器，以免发生器的辐射信号过强而影响测量。9/15/202110②交流电压表用于测量信号发生器输出电压的大小，应当用宽频带的电压表。③低阻抗衰减器用于衰减信号发生器传输过来的信号，因为被测量的低噪声放大器增益往往很高，必须把振荡器的信号降到最小，以便避免放大器过载。并且可提供一个低的输出阻抗，相当于一个低阻抗的电压源。衰

8、减器安装在