3、電路的優(yōu)化設(shè)計

在實際光電測試系統(tǒng)中，還應(yīng)對光電轉(zhuǎn)換電路進行諸如降噪、濾波、去耦等優(yōu)化處理，以實現(xiàn)較大的信噪比、信號穩(wěn)定性以及高靈敏度等特點。具體的優(yōu)化措施有以下幾點：

（1）由于運算放大器是雙電源器件，通過合理的選擇偏置電阻使光電轉(zhuǎn)換前置放大電路的輸出電壓達到合適的幅值（即設(shè)置適當(dāng)?shù)撵o態(tài)工作點），以獲得最大的電壓擺幅，避免飽和失真。如圖6電路所示，電壓輸出設(shè)置于-4V左右，避免因強烈的環(huán)境光造成的飽和失真。

該放大電路經(jīng)過仿真以后從波形中可以觀察到輸出電壓被拉低到-4V左右，實現(xiàn)了合理設(shè)置靜態(tài)工作點的目的;

（2）正負電壓由運算放大器的4、7管腳引入，同時設(shè)置旁路電容構(gòu)成濾波電路，消除電源紋波的干擾，降低輸入噪聲，提高信號信噪比;

（3）考慮到不同光電檢測系統(tǒng)的使用環(huán)境，對于那些有強環(huán)境光干擾的測試場所，可以在電路設(shè)計之初就運用雙光電二極管，使其中一個暴露于測試環(huán)境中并與前置放大器反接，達到消除雜散環(huán)境光干擾的作用;

（4）在電路的制板過程中還會因為器件排列、布線、線寬以及制作工藝等諸多因素引入噪聲，對測試結(jié)果產(chǎn)生一定的影響;針對這些因素對PCB板的設(shè)計提出以下幾點建議：

a.要求PCB出圖時光電轉(zhuǎn)換器件與前置運放間的信號線盡可能短;

b.VCC、GND等特殊網(wǎng)絡(luò)的線寬要超過其他網(wǎng)絡(luò)的線寬，推薦50mil左右;

c.如果電路比較復(fù)雜，還應(yīng)設(shè)計專門的電源層與接地層;

d.布線時兩條走線之間應(yīng)保持一定間距，避免產(chǎn)生電容效應(yīng)，且走線以水平方向與豎直方向為最佳;

e.敷銅設(shè)計時最好將電源與運放隔開，不要整板敷銅，避免噪聲干擾;

（5）在電路板的使用過程中要采取一定的屏蔽措施，如添加金屬外殼（避免空氣中高頻電磁波的干擾），或接地（消除噪聲）等;

基于以上設(shè)計原則，設(shè)計光電轉(zhuǎn)換放大電路并制板，以玩具氣槍模擬真實彈丸驗證該測試系統(tǒng)，搭建400mm&10m的有效靶面，分別從有效靶區(qū)范圍內(nèi)0、5、10m處在400mm光幕的上、中、下3個不同光強區(qū)域驗證彈丸過靶信號;噪聲穩(wěn)定保持在100mV左右，而最弱區(qū)域有用信號達到2V上下，性能較為穩(wěn)定，信噪比好，能夠滿足測試需求。