专利名称：一种光电探测前置放大电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光电探测前置放大电路。
背景技术：
光电二极管APD是一个电流型器件，其产生的是电流信号，产生的电流非常小，约 IOnA 200nA，光电探测前置放大器要求能够无损失的获取光电二极管的电流信号，并且 尽量提高该信号与前置放大器中产生的噪声的比值。传统的光电探测前置放大器是采用电阻来对光电二极管的电流进行取样的，参见附图2所示，光电二极管Pl的正极输出端与采样电阻R2的第一端相连，采样电阻R2的第 二端接地，另外为了电路安全，光电二极管Pl的正极输出端还连接了一个高阻值的保护电 阻Rl后接地，采样电阻R2的第二端与光电二极管的信号放大电路2’的输入端相连，光电 二极管的信号放大电路2’采用常规电路，一般由放大器及该放大器的外围电路组成。上述传统的光电探测前置放大器存在信噪比低，噪声较大的问题，不能满足高速 宽带前置放大器的要求，同时，采样电阻R2会产生热噪声，采样电阻R2电阻值越大，热噪声 也就越大，其计算公式如下<formula>formula see original document page 3</formula>上式中，k为玻尔兹曼常量，T为绝对温度，R为电阻值(Ω)，Β为带宽(Hz)。热噪声与电阻的平方根成正比。取T = 300K (27 "C )，则有<formula>formula see original document page 3</formula>而光电探测前置放大电路的前级要求的最小带宽为50MHz，此时，<formula>formula see original document page 3</formula>取采样电阻R8的组织为IK Ω，其噪声Vn= 28. 17 (μ Vrms)，此时，最小的信号强度为Ys = IOnA^lK Ω = 10 μ V，噪声足以把信号淹没。并且， 从输入信号的角度而言，采样电阻R2取IK的值已经接近最佳值，R2太大，其输出的噪声继 续增大，且会影响信号的带宽；R2太小，其进入运放的信号强度过于微弱，导致运放的性能 降低，信噪比进一步恶化。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种能有效提高光电探测 前置放大器的信噪比的光电探测前置放大电路。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为该光电探测前置放大电路，连接 在光电二极管的正极输出端与光电二极管的信号放大电路之间，其特征在于包括微波管、 第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、可调电阻，其中所述第二电阻和第四电阻的第一 端均与所述光电二极管的正极输出端相连，所述第二电阻的第二端与所述可调电阻的可控端相连，所述可调电阻的第一固定端与第一外部稳压电源相连，所述可调电阻的第二固定端与所述第一电阻的第一端相连，所述第一电阻的第二端接地；所述第四电阻的第二端与 所述微波管的栅极相连，所述微波管的源极与第二外部稳压电源相连，所述微波管的漏极 与所述第三电阻的第一端相连，第三电阻的第二端与第三外部稳压电源相连，所述述微波 管的漏极与光电二极管的信号采样及信号放大电路的输入端相连。作为改进，所述光电探测前置放大电路还包括第一电容、第二电容、第三电容、第 四电容，其中所述第一电容的第一端与所述微波管的源极相连，所述第一电容的第二端接 地；所述第二电容的负极与所述微波管的源极相连，所述第二电容的正极接地；所述第三 电容的第一端与所述第三电阻的第二端相连，所述第三电容的第二端接地；所述第四电容 的负极与所述第三电阻的第二端相连，所述第四电容的正极接地。较好的，所述微波管为NE350184C型号的晶体管。与现有技术相比，本发明的优点在于采用本发明提供的光电探测前置放大电路， 不仅能降低输入到信号放大电路上的噪声，提高整个电阻的信噪比，还能实现对输入到信 号放大电路上的输入信号的放大；并且本发明提高的电阻结构简单，容易实现。
图1为本发明实施例中光电探测前置放大电路的电路原理图；图2为现有技术中光电探测前置放大电路的电路原理图。
具体实施例方式以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。如图1所示的光电探测前置放大电路1，连接在光电二极管Pl的正极输出端与光 电二极管的信号放大电路2之间，其包括微波管Q1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻 R3、第四电阻R4、可调电阻RV1、第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4，其中 所述第二电阻R2和第四电阻R4的第一端均与所述光电二极管Pl的正极输出端相连，所述 第二电阻R2的第二端与所述可调电阻RVl的可控端相连，所述可调电阻RVl的第一固定端 与第一外部稳压电源VCCl相连，所述可调电阻RVl的第二固定端与所述第一电阻Rl的第 一端相连，所述第一电阻Rl的第二端接地；所述第四电阻R4的第二端与所述微波管Ql的 栅极相连，所述微波管Ql的源极与第二外部稳压电源VCC2相连，所述微波管Ql的漏极与 所述第三电阻R3的第一端相连，第三电阻R3的第二端与第三外部稳压电源VCC3相连，所 述述微波管Ql的漏极与光电二极管的信号采样及信号放大电路2的输入端相连；所述第一 电容Cl的第一端与所述微波管Ql的源极相连，所述第一电容Cl的第二端接地；所述第二 电容C2的负极与所述微波管Ql的源极相连，所述第二电容C2的正极接地；所述第三电容 C3的第一端与所述第三电阻R3的第二端相连，所述第三电容C3的第二端接地；所述第四 电容C4的负极与所述第三电阻R3的第二端相连，所述第四电容C4的正极接地。本实施例中，微波管Ql采用NE350184C型号的晶体管，其跨度为50ms，其噪声密
度为0.7(m^/#，B为带宽，单位为HZ ；第一外部稳压电源VCCl为-12V，第二外部稳压电源 VCC2为-2V，第三外部稳压电源VCC3为4. 2V。本实施例在使用中，首先调节可调电阻RVl的阻值，使微波管Ql工作于最佳的静态工作点。本电路的前级噪声主要是微波管的输入电压噪声。微波管Ql的输入电压噪声为:<formula>formula see original document page 5</formula>加上此时第四电阻R4上的噪声电压:<formula>formula see original document page 5</formula>前级总的输出电压噪声为<formula>formula see original document page 5</formula>，仅为现有技术中直接用电 阻作负载实现放大的输出电压噪声(28. 17uV)的19.9%。因此，本实施例的电路与现有技术的电路相比，其信噪比提高了 11.81倍 (2.35/0. 199 = 11.81)。具有显著的效果，并解决了小信号宽带输入的难题。
权利要求
一种光电探测前置放大电路，连接在光电二极管(P1)的正极输出端与光电二极管的信号放大电路(2)之间，其特征在于包括微波管(Q1)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、可调电阻(RV1)，其中所述第二电阻(R2)和第四电阻(R4)的第一端均与所述光电二极管(P1)的正极输出端相连，所述第二电阻(R2)的第二端与所述可调电阻(RV1)的可控端相连，所述可调电阻(RV1)的第一固定端与第一外部稳压电源(VCC1)相连，所述可调电阻(RV1)的第二固定端与所述第一电阻(R1)的第一端相连，所述第一电阻(R1)的第二端接地；所述第四电阻(R4)的第二端与所述微波管(Q1)的栅极相连，所述微波管(Q1)的源极与第二外部稳压电源(VCC2)相连，所述微波管(Q1)的漏极与所述第三电阻(R3)的第一端相连，第三电阻(R3)的第二端与第三外部稳压电源(VCC3)相连，所述述微波管(Q1)的漏极与光电二极管的信号采样及信号放大电路(2)的输入端相连。
2.根据权利要求1所述的光电探测前置放大电路，其特征在于还包括第一电容(Cl)、 第二电容(C2)、第三电容(C3)、第四电容(C4)，其中所述第一电容(Cl)的第一端与所述 微波管(Ql)的源极相连，所述第一电容(Cl)的第二端接地；所述第二电容(C2)的负极与 所述微波管(Ql)的源极相连，所述第二电容(C2)的正极接地；所述第三电容(C3)的第一 端与所述第三电阻(R3)的第二端相连，所述第三电容(C3)的第二端接地；所述第四电容 (C4)的负极与所述第三电阻(R3)的第二端相连，所述第四电容(C4)的正极接地。
3.根据权利要求1或2所述的光电探测前置放大电路，其特征在于所述微波管(Ql) 为NE350184C型号的晶体管。
全文摘要
本发明涉及一种光电探测前置放大电路，连接在光电二极管的正极输出端与光电二极管的信号放大电路之间，其特征在于包括微波管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、可调电阻，其中第二电阻和第四电阻的第一端均与光电二极管的正极输出端相连，第二电阻的第二端与可调电阻的可控端相连，可调电阻的第一固定端与第一外部稳压电源相连，可调电阻的第二固定端与第一电阻的第一端相连，第一电阻的第二端接地；第四电阻的第二端与微波管的栅极相连，微波管的源极与第二外部稳压电源相连，微波管的漏极与第三电阻的第一端相连，第三电阻的第二端与第三外部稳压电源相连，所述微波管的漏极与光电二极管的信号采样及信号放大电路的输入端相连。
文档编号H03F1/26GK101806620SQ20101012902
公开日2010年8月18日 申请日期2010年3月16日 优先权日2010年3月16日
发明者金如江 申请人:宁波汉迪传感技术有限公司