光电信号的变换及检测技术

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1、第6章光电信号的变换及检测技术26.1光电信号检测电路的噪声6.2前置放大器6.3常用电路介绍6.4光电技术中的调制技术www.themegallery.comCompanyLogo3光电检测系统组成第6章光电信号的变换及检测技术www.themegallery.comCompanyLogo1、光电转换能力强具备较强的光电转换能力，是对光电检测电路的最基本要求。表示光电转换能力强弱的参数，通常采用光电灵敏度，即单位输入光信号的变化量所引起的输出信号的变化量。光电检测电路的设计要求2、动态响应速度快光电检测电路应满足信号通道所要求的频率选择性或对瞬变信号的快速响应。

2、www.themegallery.comCompanyLogo3、信号检测能力强信号检测能力，主要是指光电检测电路输出信号中有用信号成分的多少，常用信噪比、功率等参数表征。通常要求光电检测电路具有可靠检测所必须的信噪比或最小可检测信号功率。光电检测电路的设计要求4、稳定性、可靠性好光电检测电路在长期工作的情况下应该稳定、可靠，特别是在一些特殊场合下，对稳定性、可靠性的要求会更高。www.themegallery.comCompanyLogo光电探测器中的噪声噪声外部原因内部原因人为噪声自然噪声散粒噪声产生－复合噪声1/f噪声热噪声温度噪声放大器噪声6.1光电信号检

3、测电路的噪声www.themegallery.comCompanyLogo76.1.1噪声的分类及性质噪声强度可采用噪声电压或噪声电流的均方值、表示。简化为、，均方根值则可用和表示。固有噪声是随机过程，噪声电压的瞬时值可取不同值E1，E2，…Ei，而对应出现的概率P(E1)，P(E2)，…，P(Ei)，…，其分布规律符合高斯分布。n次采样的算术平均值E为6.1光电信号检测电路的噪声www.themegallery.comCompanyLogo86.1.2主要的噪声类型1.电阻热噪声（Thermalnoise）由自由电子的热运动形成起的伏变化的噪声电流（k>0）。常

4、用噪声电流的均方值表示式中R——所讨论元件的电阻值；k——玻尔兹曼常数，k=1.3806505×10-23J/K；T——电阻所处环境的绝对温度；f——所用测量系统的频带宽度。6.1光电信号检测电路的噪声www.themegallery.comCompanyLogo9电阻热噪声电阻热噪声的等效电路6.1.2主要的噪声类型1.电阻热噪声（Thermalnoise）6.1光电信号检测电路的噪声www.themegallery.comCompanyLogo102.散弹噪声（又称散粒噪声）元器件中有直流电流通过时，直流电流值只表征其平均值；微观的随机起伏形成散弹噪声，并叠

5、加在直流电平上。散弹噪声的电流均方值为q——为电子电荷；IDC——为流过电流的直流分量。散弹噪声的顺势变化6.1光电信号检测电路的噪声www.themegallery.comCompanyLogo11由元器件中存在局部缺陷或有微量杂质所引起的。在探测器、电阻、晶体管及电子管中均有这类噪声。3.噪声（Flickernoise）噪声有以下经验公式：k1——与元件有关的参数；——与流过元器件电流有关的常数，通常取＝2——与元器件材料性质有关的系数，约在0.8~1.3之间，常取＝1。噪声的电流均方值与电路频率f成反比，所以称之为噪声，它不为白噪声，噪声功率谱集中在

6、低频，有时又称其为低频噪声。6.1光电信号检测电路的噪声www.themegallery.comCompanyLogo12光电导探测器因光(或热)激发产生载流子和载流子复合(或寿命)这两个随机性过程，引起电流的随机起伏形成产生–复合噪声。4.产生–复合噪声(g—r噪声)I——流过光电导器件的平均电流；——载流子的平均寿命；e——载流子在光电导器件两电极间的平均漂移时间；f——测量电路的带宽。该式与散弹噪声表达式相类似，可认为是近似的白噪声。6.1光电信号检测电路的噪声www.themegallery.comCompanyLogo13因其温度起伏所引起的噪声。

7、k一波尔兹曼常数；T—热敏器件的绝对温度；GQ—器件的热导。5.温度噪声6.背景辐射的光子噪声探测器接收目标辐射，也接收到目标以外其它物体的辐射，这些辐射也是一种不连续的起伏过程。这种因背景辐射起伏引起探测器产生的噪声叫做背景辐射的光子噪声。6.1光电信号检测电路的噪声www.themegallery.comCompanyLogo前置放大器是指置于信源与放大器级之间的电路或电子设备（第一级放大器），是专为接收来自信源的微弱电压信号而设计的。前置放大器在放大有用信号的同时也将噪声放大，低噪声前置放大器就是使电路的噪声系数达到最小值的前置放大器。6.1.3前置放大器的

8、噪声6.1