光电二极管带宽和噪声降低方法

光电二极管将一种基本物理现象

(光)转换为电形式(电流)。但是如何用一种能够远程或者通

带宽和噪声影响的电路呢

　　典型的光传感系统电路在前端都有一个光电二极管、运算放大器和反馈电阻器

/电容器

对。本文将以前文中介绍的电路作为开始。该电路中，光电二极管、放大器和反馈电容元件限
制了电路的带宽。

　　利用一个大寄生电容或者在较远距离，通过光电二极管实施光传感时，放大器输入具
有较大的输入电容。这种电容增加会增加电路的噪声增益，除非你增加放大器的反馈电容。
如果反馈电容

(CF) 增加，则电路的带宽降低。

　　要解决这一问题，您可以使用一个自举电路

(请参见图 1)。具有较低二极管电容的光电

二极管并不会从该电路中受益。单位增益缓冲器

A2 去除了线缆电容以及跨阻抗放大器 A1

输入产生的光电二极管寄生电容。

　　图

1 脱离跨阻抗设计问题的自举二极管电容和线缆电容

　　进行这种电路设计时，

A2 放大器类型的选择可以稍微放宽一些。只有四个性能规范较

为重要。这些设计原则包括选择一个低输入电容、低噪声、带宽高于

A1 且低输出阻抗的放大

器。

　　这种设计中，

A2 的输入电容是跨阻抗系统 AC 传输函数中起作用的唯一电容。缓冲器

输入电容代替

A1 输入电容、线缆电容和光电二极管寄生电容三者的和。一个较好的原则是

CA2 <<(CA1 + CCA +CPD)，其中，CA1 和 CA2 为其输入差动与共模电容的和。

　　使用这种设计，您可以把一种噪声问题

(A1) 与另一种(A2) 互换。单位增益缓冲器消除

了

A1 的噪声影响。一种较好的原则是让 A2 噪声<= A1。

　　该系统中输入信号和输出信号之差碰到线缆

/二极管电容后降低。您可以通过选择比 A1

更大带宽的

A2 并且让 A2 的输出阻抗保持在较低水平来维持这种低信号差。A2 增益滚降给

带宽改善设定了上限，从而使这些放大器之间的带宽关系等于

A2-BW>> A1-BW。您在平衡

CF 和 A2 输入电容时，这种电路要求稳定优化。