光電轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)方案（二）

光電轉(zhuǎn)換電路的形式

電二極管輸出的是電流信號，而處理電路（如A／D）通常需要電壓信號，因此在光電二極管的輸出端通常使用運(yùn)算放大器組成I—V（eurrent—to—voltage）轉(zhuǎn)換電路，該電路的簡化模型見圖1。

光電二極管輸出的電流直接在放大器的反饋電阻上形成壓降，等于放大器輸出端的輸出電壓，計(jì)算公式為

Vo=IscR（1）

根據(jù)電路的特點(diǎn)，可以給出運(yùn)算放大器的選擇標(biāo)準(zhǔn)：由于光電二極管輸出電流通常比較低，因此運(yùn)放的偏置電流應(yīng)該盡量小，同時運(yùn)放應(yīng)該具有低輸入電容和低失調(diào)電壓溫漂的特性。當(dāng)然由于輸出電壓通常校小，為了降低噪聲的干擾，還應(yīng)該選擇低噪聲參數(shù)的運(yùn)放。一般，F(xiàn)ET型輸入的運(yùn)算放大器具有上述的特性。另外在選擇運(yùn)放時，還要注意的就是增益帶寬需要滿足信號頻率的要求。

電路帶寬和噪聲分析

實(shí)際當(dāng)中使用的電路形式通常如圖2所示，C1光電二極管端電容和運(yùn)放的輸入電容之和，在反饋回路中補(bǔ)償電容c2為了消除R2c1在傳輸函數(shù)中形成的零點(diǎn)而引入的，從而使整個電路工作在穩(wěn)定狀態(tài)。

C限制了信號帶寬，當(dāng)C變大時，相位裕量相應(yīng)增加，但相應(yīng)的信號帶寬將下降。得到c的同時，也可以得到信號的低通截止頻率，即允許的信號帶寬。根據(jù)圖2的電路圖可以得到噪聲計(jì)算模型，如圖3所示。

設(shè)計(jì)實(shí)例

在實(shí)際工作中，需要檢測血球高速流過670nm激光束時發(fā)生的散射信號，這個信號頻率在300kHz~MHz之間。根據(jù)實(shí)際的光強(qiáng)和信號頻率可以選擇濱松公司的光電二極管$5821，其參數(shù)指標(biāo)如表1所示。

根據(jù)信號帶寬和光電二極管的暗電流指標(biāo)，F(xiàn)ET型輸入的運(yùn)算放大器可以選擇AD公司的AD823，該運(yùn)放的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)如下：