工程師：一種微弱光信號前置放大電路的設計

該主放大器的放大倍數為A=l+R2/R3，其中R2為反饋電阻。為了后續電路的正常工作，設計時(shí)需要設定合理的R2和R1值，以便得到所需幅值的輸出電壓。即有

2濾波器設計

為使電路設計簡(jiǎn)潔并具有良好的信噪比，設計時(shí)還需要用帶通濾波器對信號進(jìn)行處理。為保證測量的精確性，本設計在前置放大電路之后加人二階帶通濾波電路，以除去有用信號頻帶以外的噪聲，包括環(huán)境噪聲及由前置放大器引人的噪聲。這里采用的有源帶通濾波器可選通某一頻段內的信號，而抑制該頻段以外的信號。該濾波器的幅頻特性如圖5所示。圖5中，f1、f2分別為上下限截止頻率，f0為中心頻率，其頻帶寬度為：

B=f2-f1=f0/Q

式中，Q為品質(zhì)因數，Q值越大，則隨著(zhù)頻率的變化，增益衰減越快。這是因為中心頻率一定時(shí)，Q值越大，所通過(guò)的頻帶越窄，濾波器的選擇性好。

有源濾波器是一種含有半導體三極管、集成運算放大器等有源器件的濾波電路。這種濾波器相對于無(wú)源濾波器的特點(diǎn)是體積小、重量輕、價(jià)格低、結構牢固、可以集成。由于運算放大器具有輸人阻抗高、輸出阻抗低、高的開(kāi)環(huán)增益和良好的穩定性，且構成簡(jiǎn)單而且性能優(yōu)良。本設計選用了去處放大器來(lái)進(jìn)行設計。

本設計選用了去處放大器來(lái)進(jìn)行設計。

圖6所示的二階帶通濾波器是一種二階壓控電壓源(VCVS)帶通濾波器，其濾波電路采用有源濾波器完成，并由二階壓控電壓源(VCVS)低通濾波器和二階壓控電壓源高通濾波器串接組成帶通濾波器。

對于第一部分，即低通濾波器，系統要求的低通截止頻率為fc，其傳遞函數為：

完整的檢測電路設計

本光電檢測系統設計的完整電路如圖7 所示。為方便表示，電路中的R2、R3即為前面等效電路模型中的RT、RF。前級部分由光電轉換二極管與前級放大器組成，這也是光電檢測電路的核心部分，其器件選用高性能低噪聲運算放大器來(lái)實(shí)現電路匹配并將光電流轉換成電壓信號，以實(shí)現數倍的放大。然而，雖然前級放大倍數可以設計得很大，但由于反饋電阻會(huì )引入熱噪聲而限制電路的信噪比，因此前級信號不能無(wú)限放大。

結束語(yǔ)

本文研究了光電檢測系統的原理和設計方法。通過(guò)從經(jīng)濟和實(shí)用的角度對相關(guān)的光電轉換器件和前置放