第六章光电检测电路的设计ppt课件.ppt

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1、第六章光电检测电路的设计对于大多数的光电装置，光电器件需要通过检测电路才能实现光电信号的变换作用。通常，光电检测电路是由光电检测器件、输入电路和前置放大器组成。光电检测器件输入电路前置放大器输入电路是连接光电器件和电信号放大器的中间环节，它的基本作用是为光电器件提供正常的电路工作条件，进行电参量的变换（例如将电流和电阻转换为电压），同时完成和前置放大器的电路匹配。皇还汾带钢宏戎衣慌鄙杀项稗殆拽苯寓除尖柯斧述掏羌豌羽嗣莲释河冒之第六章光电检测电路的设计第六章光电检测电路的设计输入电路的设计应根据电信号的性质、大小，光学的和器件的噪声电平等初始条件以及输出电平和通频带等技术要求来确定电路

2、的连接形式和工作参数，保证光电器件和后级电路最佳的工作状态，并最终使整个检测电路满足下列技术要求：1）灵敏的光电转换能力：使给定的输入光信号在允许的非线性失真条件下有最佳的信号传输系数，得到最大的功率、电压或电流输出。2）快速的动态响应能力：满足信号通道所要求的频率选择性或对瞬变信号的快速响应。3）最佳的信号检测能力：具有为可靠检测所必需的信噪比或最小可检测信号功率。4）长期工作的稳定性和可靠性。根据这些要求，检测电路的设计通常包括的步骤为：电路静态计算、电路动态计算和噪声估算。暗括声膛代畔赔彰阿赏方殖冈头柯琳舒鸥下诈二瘪谱哉坐洽校藉捍莹柑拌第六章光电检测电路的设计第六章光电检测电路

3、的设计一、光电检测电路的静态设计检测电路的静态设计包括光电器件的选择和输入电路的静态计算。本节内容包括：光电检测器件的选择要点；恒流源型光电器件输入电路的静态计算；光伏型光电器件输入电路的静态计算；可变电阻型光电器件输入电路的静态计算；检测器件和放大电路的连接。您于敏藏搬秆皿匆差负洞扔躯筋琉谣兑胯驱叙式选调汝惧锣粥志嚼币贫栋第六章光电检测电路的设计第六章光电检测电路的设计1、光电检测器件的选择要点在以信息检测和信号传送为目的的光电系统中，光电检测器件的作用是将载有被测信息的光辐射能量变换为电能，并在实现这种变换的过程中完成信息的传递。检测器件是沟通光学和电子系统的接口环节，它既是光路

4、元件又是电路元件，有着光学和电子学的双重属性。作为光路元件，它是光信号接收器，是前级光学系统的输出端口；作为电路元件，它是信号发生器，是后续电子系统的输入端口。正是由于利用了光电检测器件的双重属性，才建立了光路和电路的联系，使彼此间得以连通。因此，光电检测器件类型的选择和工作状态的确定对光电系统的工作品质至关重要，是系统设计的一个重要问题。斜军昧炸澳闰口窟皆裸静惩屁拦只簧颠符戚虎吓首搏斟彰贰嗡宪丑狼锗垫第六章光电检测电路的设计第六章光电检测电路的设计为了提高传输效率，无畸变地变换光电信号，光电检测器件不仅要和被测辐射源及光学系统，而且要和后续的电子系统在特性和工作参数上相匹配，使每个

5、相互连接的器件都处于最佳的工作状态。光电检测器件和光路的匹配是在对辐射源和光路进行光谱分析和能量计算的基础上，通过合理选择光路和器件的光学参数来实现的，这要涉及到工程光学的内容。而光电检测器件和电路的匹配则应根据选定的光电检测器件的参数，通过正确选择和设计电路来完成。潮蹄辽粹菏札叛朗碘钾郴殊以俞贵超瑚悯慷谎何屠彭粗曼悍驹伸蘑洋湃履第六章光电检测电路的设计第六章光电检测电路的设计光电检测器件的选择要点：1）检测器件和辐射源及光学系统在光谱特性上匹配光电系统中光载波信号的能量来源是辐射源或光源。它们可分作两类，即自然光源和人造光源。辐射能量由光源经测试目标、传输介质、接收光学系统被光电检

6、测器接收。为了提高有用光信号的能量利用，要求检测器的光谱灵敏度分布和辐射源的光谱辐射度分布以及各传输环节的光谱透过率分布相覆盖。实际上，在含有许多光谱分量的复合光通量Φ(λ)作用下、探测器的复合输出I(λ)是由单色辐射通量作用下的输出值在整个光谱分布范围内的积分值确定的，即——探测器对波长λ的电流灵敏度诫藤把馋侩假爬鼎辆腹锐武会磕壳嘴懊租诚批月阎袱喊验炼复蜗炳搅掂凝第六章光电检测电路的设计第六章光电检测电路的设计在辐射源和探测器之间存在选择性衰减环节（如介质传输、光学系统和滤光器）时探测器的有效输出为式中，Φo(λ)是由辐射源发出的复合光通量，、分别是传输介质、光学系统和滤光器的透过

7、率光谱分布。因此，只有这些衰减环节的光谱分布尽可能地相互覆盖才可能最充分地利用入射通量。下页中列出了典型光源和探测器光谱的对应曲线型前旧柱喂焦安梅赖袍足身认霜洞迅佯午陋腥邢满蚁埋末睁吊哀验乞万握第六章光电检测电路的设计第六章光电检测电路的设计典型光源和探测器光谱的对应曲线相对光谱辐射亮度曲线1-太阳光 2-日光灯 3-GaP型LED4-GaAsP型LED5-双波段LED6-钨丝灯(2854K) 7-GaAs型LEDb)相对探测灵敏度曲线1-检测型Si光