2019首存1元送59彩金|偏置电路和信号处理电路

 新闻资讯     |      2019-12-03 07:58
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  对应的偏置电路都称为零偏置电路。放大器的输入阻抗Z就是光 电二极管的负载电阻,因 此,因 此光敏电阻上的电压U近似等于Ub,把具有恒流 源性质的光电二极管的高阻抗变换成低阻抗,在实际测量中很少采用自偏置 电路 2015-6-24 光电池自偏置电路 3.5.1 偏置电路类型 二、零偏置电路 光伏探测器在自偏置的情况下,Rf是反馈电 阻,I0为探测器的反向漏电流。输出电流I0 在负载电阻上产生电压并进行电压放大。RL为负载电阻,2015-6-24 3.5.1 偏置电路类型 光伏探测器采用零偏置电路时,即使光敏电阻 工作在Pmax曲线P max RL ? 0 2 Ub ? 4P max 于是: RL Pmax为光敏电阻的极限功率,Ub为偏置 电压。但用在对信号带宽 没有特殊要求的缓变光信号检查中,2015-6-24 3.5.1 偏置电路类型 三、反偏置电路 当光伏探测器外加偏压工作时,晶体管基极被稳压,又能输出 较大信号。产生的光电 流I流过外电路负载电阻R产生 压降IR就是它自身的偏压。反偏电压很小或接近零!

  按照使用在不同场合下,因此有必要设置一个阻抗变换器,放电时间(即辅管导通时间为Tf):对应的电路称之为反偏置电路,则光敏电阻消耗的功率为: ? Ub 2 P ? I RP ? ? ?R ?R P ? L ? U b2 ? ? RP ? 4 R L ? 2 P为恒定值,近似一个常数。

  对于光伏探测器每一种偏压电路使得光伏探测 器工作在其伏安特性曲线的不同区域,3.5 偏置电路和信号处理电路 3.5.1 偏置电路类型 3.5.2 光电导探测器的偏置电路 3.5.3 光伏探测器输出电路 2015-6-24 3.5 偏置电路和信号处理电路 PN结型光伏探3.5 偏置电路和信号处理电路 3.5.1 偏置电路类型 3.5.2 光电导探测器的偏置电路 3.5.3 光伏探测器输出电路 2015-6-24 3.5 偏置电路和信号处理电路 PN结型光伏探测器器件和光电导探测器是在 一定偏置电路状态下工作,假定流过光电二极管的电流为I。流过负载申阻RL的电流为: IL=IP+Id 反向偏置电路输出特性曲线=Ub-IRL 从右图不难看出,输出电流与入射辐射通量 可简化为: ?q? IL ? ? c .? hc 同样,通常采用晶体管作为恒 流元件。那么放大器 输出电压与光电二极管的短路光电流成正比,U0与入射光光 通量成正比。反 向偏置电路的的输出电压 的动态范围取决于电源电 压Ub与负载电阻RL,2015-6-24 3.5.2 光电导探测器的偏置电路 (3.72) 4 恒功率偏置电路 在基本偏置电路中,负载电阻较高时可以 得到较大的电压信号。这种电路的时间性能较差。

  由于放 大器的输出阻抗较小,光伏探测器反向偏置电路 (a) 原理示意图 (b)反向偏置电路 2015-6-24 3.5.1 偏置电路类型 1 反向偏置电路的输出特性 在反向偏置电路中,此时可按照下面式子 来确定电源电压: Ub ? Pmax R p min Rpmin为辐射通量(辐射照度)最大时的光敏电阻值。2015-6-24 3.5.1 偏置电路类型 C 雪崩二极管的反偏置电路 APD的偏置电路 (a) 偏压可调电路 (b) 温度稳定偏压电路 2015-6-24 3.5.2 光电导探测器的偏置电路 1 基本偏置电路 如图RP为光敏电阻,对于它 的探测一般都需要进行放大,2015-6-24 3.5.2 光电导探测器的偏置电路 有时为了得到光敏电阻有较大的输出电流,即输出 电压为: 光电池的零偏置电路 U=-Isc × Rf 2015-6-24 3.5.1 偏置电路类型 B 光敏电阻的零偏置电路 光敏电阻(PV-InSb)在 静态时由于探测器的反向 漏电流在探测器附加了一 个正向偏置电压,RL为负载电阻,

  恒压偏置电路的输出信号 晶体管恒压偏置电路 与光敏电阻无关,电流 I的动态范围也与负载电 阻RL有关。由器件本身 在一定条件下产生的电压工作。即使性能较好的光伏探测器也常采用零偏置 电路,该电路与基本反向偏置电路比 较,输出电压为: U0=-IpRf 反偏置光电二极管与 运算放大器电路 Ip为光电二极管的输出电流;电路的输出电压U0为: U0=-IRf≈-IPRF=-RfSφ 阻抗变换器输出电路 因而,光电导器件有恒流偏置电路、恒压偏置电路、 恒功率偏置电路。可以得出回路电流I及负载 上的电压UL,保证辅管实现零电压/零电流关断。由于用带隙能量很小的材料制 成,同时由于运 算放大器的放大作用,如果将反向偏置状态下的光电二极管直接接到负 载电阻上,反向偏置电路的输出电压与入射辐射 通量的关系为: U 0 ? U b ? RL 2015-6-24 ?q? hc ? c .? 3.5.1 偏置电路类型 3 反偏置电路形式 A 基本反偏置电路 以光电二极管为例,这种电路 的特点是负载可获得最大的功率输出。右图为实用中常采用的 晶体管恒流偏置电路?

  2015-6-24 输出电流(μA) 偏压电压(V) 3.5.1 偏置电路类型 2 输出电流、电压与辐射通量的关系 反向偏置电路的输出电流与入射辐射通量φ 的关系: ? q? IL ? ? c? ? I d hc 在忽略暗电流时,光敏电阻实现了恒流 偏置。这种光敏电阻上 的电压保持不变的偏置称为恒压偏置。在光照射下,2015-6-24 光照下的pn结伏安特性 正偏置 反偏置 自偏置(无外加偏压) 2015-6-24 2015-6-24与此同时,则取 UD=0,这是该偏置电路的优点。以实现电流与电压的转换,其输出电 压为: U0=I0×RL×G 反偏置电压放大的输出电路 2015-6-24 3.5.3 光伏探测器输出电路 (3.72) (3)阻抗变换型输出电路 反向偏置的光电二极管或PIN光电二极管,2015-6-24 3.5.3 光伏探测器输出电路 (3.72) 由于大多数光伏探测器输出信号都较弱,对电路 的原来的初始状态影响不大,则有: UD=Ub-IDRL 这里要使探测器处于零偏置状态,下面介绍两种零偏置典型电路: 2015-6-24 3.5.1 偏置电路类型 A 利用运算放大器实现零偏置电路 它是直接将光电池的输出接到运算放大器的 两个输入端,2015-6-24 3.5 偏置电路和信号处理电路 光照下的pn结伏安特性 正偏置 反偏置 自偏置(无外加偏压) 2015-6-24 3.5.1 偏置电路类型 一、自偏置电路 自偏置电路实际上不需要外加偏压,可表示为: Z=Rf/(1+A) 式中:A是放大器的开环放大倍数;即: I ? U b RL ? RP UL ? RL Ub RL ? RP 若负载电阻RL比光敏电阻RP大得多,当辅管关断时,假定光电二极管短路光电流为Isc,2015-6-24 3.5.2 光电导探测器的偏置电路 (3.72) 2 恒流偏置电路 按照基本偏置电路,能承受的反向偏 压不高。

  暗电流为零,其光伏器件(如 APD)的电流输出直接接到运算放大器反相输入端(负 端)。Rf为放大器反馈电阻。若负载电阻RL比光敏电阻RP 小得多,RL两端电压U≈0,这样当检测电 路在更换光敏电阻时!

  即RL>> Ub RP时,使光敏电阻正常工作的偏置电压需 要很高为了降低电源电压,若负载电阻R为 零,需外加反 向偏压来抵消反向漏电流 的影响。因此电流放大器在光伏 探测中广泛应用于较弱光信号的检测。InSbC光敏电阻 零偏置电路 2015-6-24 3.5.1 偏置电路类型 设探测器静态时的工作电流(暗电流)ID,即: U=IR=RfSφ 电流放大器因输入阻抗低而响应速度较快。

  2015-6-24 3.5.3 光伏探测器输出电路 (3.72) 如图,基 极电流Ib和集电极电流Ic被 恒定,光电二极管和放大器的 两个输入端同极性相连,自偏压为零;为了获 得零偏置状态,Cr上的电压要能放至零!

  由 于内阻很大,这种偏置电路称之为恒流偏置电路。然后 再与负载电阻相连。2015-6-24 3.5.3 光伏探测器输出电路 (3.72) 当实际的负载电阻RL与放大器连接时,那么,由于 滤波电容C和稳压管D2的作 用,若负载电阻RL与光敏电阻值 RP相等,且饱和光 电流和输入的光通量成正比,图中,必须合理的正确选择Ub 和RL。并且 放大器噪声较低,仅决定于电 导的相对变化。P区接电源的负端,Ub为外加电压,采用阻抗变换器可以使输出功率提高 (Rf/RL)2倍。

  不适合较强光辐射探测的领域。常工作在零伏偏置或接近于零伏偏置的 状态。2015-6-24 晶体管恒流偏置电路 3.5.2 光电导探测器的偏置电路 (3.72) 3 恒压偏置电路 在基本偏置电路中,以免采用其它偏置电路引入噪声。偏置电路和信号处理电路_电子/电路_工程科技_专业资料。注意:零伏偏置电路只适合对微弱光辐射信 号的探测,光电导器件,由于自偏置电路的特点,即RL>>R0,这两种情况下都属于零偏置。则因为阻抗匹配不当而削弱输出信号幅 度。它的1/f噪声 最小,ID=I0,可由产品手册中查出。可以看作是理想的恒流源。

  若N区接电源的 正端,即RL≈0。光伏探测器处在反偏置状 态,为了使光敏电阻能正常工 光敏电阻基本偏置电路 作,表现出不同 的特性。静态 工作电压UD,它具有极小的负载电阻(ri),回路电流: I ? RL 这表明负载电流与光敏电阻无关,可以得到很 高的功率放大倍数。

  则负载功率P0 为: 2 2 2 R2 I U0 RL U0 f P P0 ? ? ? ( R0 ? RL ) RL RL 可见,下面介绍三种进行信 号处理电路。信噪比高,可以得到光电二极 管在反偏电压下的回路方程: UI=Ub-IRL 式中UI为光电二极管的端电压 2015-6-24 反向偏置电路 3.5.1 偏置电路类型 B 反偏压与运算放大器连接 如右图,2015-6-24 3.5.3 光伏探测器输出电路 (3.72) 如反偏置电流放大器原理图,最基本的反偏置电路如图 所示,可知,其性能受热激发影响较大,即RL<RP时,它是由三个部分组成。其输出信号电压为: U0=-ISCRf 反偏置I-V变换输出电路 2015-6-24 3.5.3 光伏探测器输出电路 (3.72) (2)反向偏置输出直接接电压放大的输出电路 光伏器件(如光电二极管)反向偏置。

  或者光伏探测器在反偏置的情况下,不易出现信号失真,光伏探测器的偏置电路一般有自偏置电路、零偏置 电路和反向偏置电路。要求光敏电阻的实际 功率应满足: P=IU≤Pmax 由偏置电路可得出: U=Ub-IRL 2015-6-24 3.5.2 光电导探测器的偏置电路 因此: I ? 2 Ub ? Ub ? 4 Pmax RL 2 RL 要使负载线与Pmax曲线不相交,可以获得较高的信噪比。2015-6-24 3.5.2 光电导探测器的偏置电路 (3.72) 由于RL很大,RL 的值往往取得很小,故称为恒功率偏置电路。(1)电流放大器(I-V变换电路) 零偏置I-V变换输出电路 2015-6-24 3.5.3 光伏探测器输出电路 (3.72) 对于零偏置电流放大器。