光电探测器的偏置电路.ppt

光电探测器的偏置电路
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第一页，讲稿共六十八页哦
探测器伏安特性回顾及基本概念
可变电阻型探测器的偏置和设计
恒流源型探测器的偏置和设计
光生电势型探测器的偏噪声及１/f噪声
光敏电阻若接收调制辐射，其噪声的等效电路如图所示
ip
ingr
int
inf
RL
Rd
Cd
考虑噪声时的噪声等效电路
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恒流源型探测器的偏置和设计
（光电二极管）
参考：孙培懋，光电技术
康华光，电子技术基础，第三版
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一. 静态 （直流或缓慢变化辐射）
（1） 基本电路
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负载线的确定：
I＝0， （N点）；

V=0, （T点）
负载线的斜率：－1/Rb。
当输入光通量由Φ0作±ΔΦ缓慢改变时， 在负载电阻上会产生±ΔV电压输出和± ΔIQ的电流信号输出。
（2）确定静态工作点
负载线和静态工作时所对应的伏安特性曲线的交点Q即为输入电路的静态工作点。
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电路参数Rb对输出信号的影响
由图可知：在一定偏压下，随Rb增大，输出信号电压范围变大，但过拐点M后，信号会产生畸变。
M
（3）参数分析（ Rb和Vb ）
Rb影响
M
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Rb值一定时，未过拐点M之前，Vb增大使输出信号电压线性改善。Vb过大使功耗加大，引起PD反向击穿。
Vb影响
电路参数Vb对输出信号的影响
M
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结论：在利用图解法确定Rb和Vb时，应根据输入光通量的变化范围和输出信号的幅度要求，使负载线稍高于拐点M，并保证Vb不大于最高工作电压Vmax。
M
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例1 用2DU测缓变辐射通量（静态）。已知2DU的电流灵敏度 ，在测光范围中最大辐射通量100μW,伏安特性曲线的拐点电压VM=10V，若电源电压Vb=15V。
要求负载线建立在线性区内。求：
（1）保证输出电压最大时的Rbmax=?
（2）辐射通量缓慢变化10μW时，输出电压的变化量.
思 考 题
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解：依题画出如下简图
(1).为保证2DU工作于线性区且 Rb最大，过拐点作负载线，则:
(2).输出电压 :
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二、动态工作状态设计
（动态工作点＋频率响应）
1. 输入电路动态工作点的计算
原则：先直流，再交流
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反偏压PD的交变光探测基本电路
（1）根据直流通路确定静态工作点
反偏压PD的交变光探测电路直流通路
回路方程
V
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斜率为－1/Rb的直流负载线和照度为E0的伏安特性曲线的交点确定静态工作点Q
Q
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（2）根据交流通路确定动态负载线和工作区域
V
反偏压PD的交变光探测基本电路
反偏压PD的交变光探测电路交流通路
在信号通频带范围内，耦合电容C可以认为是短路。
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交流负载线与光照度E=E0对应的伏安特性相交于Q点。
交流负载线斜率由RL//Rb决定，同时为了充分利用器件的线性区间（使输出信号最大），对应的交流负载线应通过特性曲线的转折点M。
设光照度变化：
则光照度变化范围:
等效交流负载电阻：
Q
M
(VM)
VQ
Vb/Rb
I
IQ
VQ+Vm
VQ-Vm
IQ-Im
IQ+Im
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（3）计算信号线性输出最大时，负载RL上的交流输出电压峰值Vm、电流峰值ILm和负载功率PL
Q
M
(VM)
VQ
Vb/Rb
I
IQ
VQ+Vm
VQ-Vm
IQ-Im
IQ+Im
（有效值）
（峰值）
（峰值）
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将PL对GL求偏微分，得最大功率输出条件为:
（4）计算负载最大功率输出时负载RL上的输出电压VLmax、电流ILmax和负载功率PLmax