弱光检测

弱光检测通常是先将光信号通过光电器件转换成电信号，再经前置放大电路放大后，由A／D转换电路将模拟信号转换成数字信号进行分析处理。弱光检测技术广泛应用于现代通信、医疗和科研等领域。弱光检测电路一个重要性能指标是对噪声的滤除能力，但在弱光检测时，光信号与噪声几乎处于同一数量级，信号很容易淹没在噪声中，不利于后续电路处理。传统方法是采用电路级联来滤除干扰，放大信号；但这种电路需用精密电阻，且设计复杂，电路体积大，可靠性差。随着集成对数放大电路的发展，其宽动态范围、高精确输出的显着特点，光检测电路也得到弱光检测光电转换电路 图1为光电检测电路。该检测电路是由放大器A，反馈RF和CF组成，其输出电压为u1=SPRF，其中，S为光电二极管的灵敏度，P为入射光功率。在检测弱光信号时，RF为提高增益，RF的取值应选择尽可能大，放大器的输入偏置电流IB和输入失调电压VB对输出电压的影响分别为IBRF和为光电二极管内阻。可以看出，减小RF可以减少以上影响，但同时会减小电路的增益。解决这个问题需选择偏置电流和失调电压均很低的运算放大器。这里选用0PAlll型高精度运算放大器，其偏置电流约为0．8 pA，输入失调电压约100μV。经过计算，RF的值取在几百MΩ范围内时，上述影响可以近似忽略，能够满足电路的要求。 弱光检测前置放大电路 由于光电转换电路的输出信号通常在mV数量级，且信号常常淹没在噪声中，因此前置放大部分需有较强的滤噪和放大能力。选用精密对数放大电路LOGl00与外围元件构成前置放大电路。图l虚线框内所示电路为LOGl00的简化内部电路，其动态输人范围nA～mA，满跨度输出误差(FSO)低于0．37％，与对数关系大偏离小于O．1％。同时，内部还集成有激光校准电阻，使得该对数放大器在环境温度变化时仍能保持输出。LOGl00有4个选择端，通过不同的连接方式，可以很方便得到不同增益。 弱光检