路板的分布电容，且具有一个单极点为

1/（2p RF CRF）。

　　用

SPICE 可在一定频率范围内模拟从光到电压的转换关系。模拟中可选的变量是

放大器的反馈元件

RF。用这个模拟程序，激励信号源为 ISC，输出端电压为 VOUT。

　　此例中，

RF 的缺省值为 1MW ，CRF 为 0.5pF。理想的光电二极管模型包括一个二

极管和理想的电流源。给出这些值后，传输函数中的极点等于

1/（2p RFCRF），即

318.3kHz。改变 RF 可在信号频响范围内改变极点。

　　遗憾的是，如果不考虑稳定性和噪声等问题，这种简单的方案通常是注定要失败

的。例如，系统的阶跃响应会产生一个其数量难以接受的振铃输出，更坏的情况是电路可能
会产生振荡。如果解决了系统不稳定的问题，输出响应可能仍然会有足够大的

“噪声”而得不

到可靠的结果。

　　实现一个稳定的光检测电路从理解电路的变量、分析整个传输函数和设计一个可靠

的电路方案开始。设计时首先考虑的是为光电二极管响应选择合适的电阻。第二是分析稳定
性。然后应评估系统的稳定性并分析输出噪声，根据每种应用的要求将之调节到适当的水平。

　　这种电路中有三个设计变量需要考虑分析，它们是：光电二极管、放大器和

R//C

反馈网络。首先选择光电二极管，虽然它具有良好的光响应特性，但二极管的寄生电容将对
电路的噪声增益和稳定性有极大的影响。另外，光电二极管的并联寄生电阻在很宽的温度范
围内变化，会在温度极限时导致不稳定和噪声问题。为了保持良好的线性性能及较低的失调
误差，运放应该具有一个较小的输入偏置电流（例如

CMOS 工艺）。此外，输入噪声电压、

输入共模电容和差分电容也对系统的稳定性和整体精度产生不利的影响。最后，

R//C 反馈

网络用于建立电路的增益。该网络也会对电路的稳定性和噪声性能产生影响。

　　

2 光检测电路的 SPICE 模型

　　

2.1 光电二极管的 SPICE 模型

　　一个光电二极管有两种工作方式：光致电压和光致电导，它们各有优缺点。在这两

种方式中，光照射到二极管上产生的电流

ISC 方向与通常的正偏二极管正常工作时的方向

相反，即从负极到正极。

　　光电二极管的工作模型示于图

2 中，它由一个被辐射光激发的电流源、理想的二极

管、结电容和寄生的串联及并联电阻组成。

　　

　　图

2 非理

想的光电二极管模

型

　　当光照射