过程检测技术及仪表论文.

前置放大器在微弱信号检测中的应用进展

学 院：物理与电子工程学院 专 业：自动化 班 级：13级7班 学 号：13006220730 姓 名：梁检满 指导教师：秦 怡 日 期：2013

年12月31日

过程检测技术及仪表论文

摘要

光电检测系统中光电器件紧密连接一个低噪声前置放大器，它的任务是:放大光电探测器件所输出的微弱电信号；匹配后置处理电路与探测器件之间的阻抗。对前置放大器的要求是:低噪声、高增益、低输出阻抗、足够的信号带宽和负载能力，以及良好的线性和抗干扰能力。针对不同类型的光电检测系统的相应的前置放大电路的种类不同有T型网络前置放大电路、差分式前置放大电路、双运放前置放大电路、高阻型前置放大电路，低阻型前置放大电路等等。

关键词：前置放大电路，微弱光信号检测，光电转换

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目录

摘要................................................................................................................................. I 引言................................................................................................................................ 1 1 光电检测电路模块.................................................................................................... 2 2 前置放大电路设计.................................................................................................... 3

2.1 T型网络前置放大电路.................................................................................. 3 2.2 差分式前置放大电路................................................................................... 4 2.3 改进型差动输入前置放大电路..................................................................... 4 3 双运放前置放大电路的设计.................................................................................. 7 4 微变光信号检测前置放大电路的设计与分析...................................................... 8

4.1 微变光信号检测前置放大电路的设计之一................................................. 8 4.2 微变光信号检测前置放大电路的设计之二................................................. 8 4.3 微变光信号检测前置放大电路的设计之三............................................... 9 5 根据电阻划分的前置放大电路的设计.................................................................. 11

5.1 低阻型前置放大器....................................................................................... 11 5.2 高阻型前置放大器....................................................................................... 11 5.3 跨阻型前置放大器..................................................................................... 12 参考文献...................................................................................................................... 14

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引言

微弱信号的检测和处理技术主要运用迅速发展起来的电子学、信息论以及

物理方法等加以分析噪声，对信号进行检测、采集有用信号。微弱信号不仅信号本身的幅度较小，而且往往都是淹没在背景噪声之中。而其中的光电检测技术是光学与电子学相结合而产生的一门新兴检测技术。它主要利用电子技术对光学信号进行检测, 并进一步传递、储存、控制、计算和显示[。光电检测技术从原理上讲可以检测一切能够影响光量和光特性的非电量。它可通过光学系统把待检测的非电量信息变换成为便于接受的光学信息, 然后用光电探测器件将光学信息量变换成电量, 并进一步经过电路放大、处理, 以达到电信号输出的目的。由于光电探测器所接收到的信号一般都非常微弱而且光探测器输出的信号往往被深埋在噪声之中的特点, 要对这样的微弱信号进行处理, 一般都要先进行预处理, 以将大部分噪声滤除掉,并将微弱信号放大到后续处理器所要求的电压幅度。这样, 就需要通过前置放大电路、滤波电路和主放大电路来输出幅度合适、并已滤除掉大部分噪声的待检测信号。

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1 光电检测电路模块

上图为光电检测电路模块示意图

前置放大电路位于光电转换器后级放大电路之间对整个光电检测系统性能的影响很大，为得到有用的信号设计低噪声，高精度的前置放大电路就变得非常重要。

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