基于Multisim光电低噪声前置放大器的仿真

Question

光电二极管具有良好的线性光照-光电流特性，被广泛应用于光照度的测量中。但在很多应用场合光照度低，光电二极管的输出电流微弱 比如：，输出光电流小只有几百pA~几nA量级，并且光电二极管的输出阻抗高。这样就决定了采用普通的放大器和放大电路不能实现准确得高精度的测量。本分基于此问题分析了一种能提高电路信噪比及减小噪声带宽的前置放大电路, 并指出了设计低噪声、高响应度光电检测电路的一般原则。并用multisim仿真软件MULTISIM7完成仿真实现。

Answer 1

光电二极管在受到光照时，会产生一个与照度成正比的小电流，因此是很好的光电传感器，可广泛应用于精密光度计、高速光纤接收器等领域。光电二极管可分为两类：具高电容(30pF至3000pF)的大面积光电二极管和具相对较低电容(10pF或更小)的较小面积光电二极管。为了获得最佳的信噪比性能，最常见的做法是采用一个跨阻抗放大器(由一个反相运算放大器和一个反馈电阻器组成)来把光电二极管电流转换成电压。在低噪声放大器设计中，大面积光电二极管放大器需要更加关注的是降低运算放大器输入电压噪声，而小面积光电二极管放大器则需要把更多注意力放在降低运算放大器输入电流噪声和寄生电容上。半导体材料对光的吸收遵从如下指数规律：P(x)= [2- ] (1)公式中，α（λ）是当光的波长 的吸收系数；P0是入射于光探测器上的光功率；而P（x）是在距离x中吸收的光功率。如果耗尽区的宽度为w, 并考虑到光电二极管的入射面的反射率为Rf, 那么, 由于光功率的吸收而产生的平均光电流五由下式给出： = [1- ](1- ) (2)其中,q是电子电荷量,hv是光子能量。光照下，PIN光电二极管PN结的伏安特性为 = （ -1）- (3)式中，IO为PN结的反向饱和电流，V为包括外电压和光电压的实际结电压；k为波尔兹曼常数，T为探测器的工作温度。由式（2）式（3）可以看出光电二极管的反向输出电流与照强度成正比。 图发不了。我M你QQ