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硬件开发者之路之——光电检测电路设计要点

上一篇 / 下一篇  2017-09-07 17:36:19 / 个人分类:硬件开发之应用技术

微弱信号检测技术在万物互联的时代应用更加广泛,应用包括工业测量、光电检测、环境检测监测设备、生物传感器、化学传感器、光谱分析设备等等,这些传感器的信号输出类型多为微弱的电流信号,级别从fA到uA。因此,我们今天以光电二极管为例,具体说说微弱电流信号的检测处理技术要点,光电二极管检测示意图如图:
光电二极管作为比较复杂的一种传感器,暗电流是其中最重要的参数之一:
光电二极管的种类:
1、PN结型。即简单的PN结二极管,一般面积较大,电容较大,多应用于低速应用中。
2、PIN型。在PN型的基础上,有更厚的耗尽层,因此具有更好的频谱响应特性,寄生电容较小,高带宽多应用于较高速场合。
3、Schottky光电二极管。即基于肖特基二极管的光电二极管,具有超高速特性,用在超高速应用。
4、Avalanche光电二极管。即APD雪崩型光电二极管,特性是具有内部增益,因为利用的是二极管的雪崩击穿原理,因此可以检测更加微弱的光信号。
光电二极管的偏置电压应用差别:根据应用差别来选择偏置特性。
光电检测前级电路的反馈阻容设计:电容的设置是为了运放的稳定,增加一个零点,匹配与信号源的寄生电容。
光电检测的噪声特性:噪声处理是光电检测的重点,首先要明确噪声可能的来源。
反馈电阻的等效噪声:
等效电流噪声:
等效输入电压噪声:
信号与噪声增益的差别:
·那么对于综合噪声的处理,可以添加PGA,但是增益要控制。
前级运放的选择与应用:
几个应用要点:
更低漏电流处理技术:
小结:
基于光电二极管的微弱信号检测技术中的噪声处理需要在理解噪声源的基础上去实验处理,选择合适的运放是重点,解决问题不能放过任何可能,因为微弱的信号噪声可能来源于各个方面,电路本身,信号源本身,环境本身,甚至实验操作本身。多动手,多试验,多思考,多总结,步步为营长知识!

TAG: ADI 噪声 硬件开发 光电二极管 暗电流 微弱信号检测

 

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