光電轉換電路設計方案（二）

光電轉換電路的形式

電二極管輸出的是電流信號，而處理電路（如A／D）通常需要電壓信號，因此在光電二極管的輸出端通常使用運算放大器組成I—V（eurrent—to—voltage）轉換電路，該電路的簡化模型見圖1。

光電二極管輸出的電流直接在放大器的反饋電阻上形成壓降，等于放大器輸出端的輸出電壓，計算公式為

Vo=IscR（1）

根據電路的特點，可以給出運算放大器的選擇標準：由于光電二極管輸出電流通常比較低，因此運放的偏置電流應該盡量小，同時運放應該具有低輸入電容和低失調電壓溫漂的特性。當然由于輸出電壓通常校小，為了降低噪聲的干擾，還應該選擇低噪聲參數的運放。一般，FET型輸入的運算放大器具有上述的特性。另外在選擇運放時，還要注意的就是增益帶寬需要滿足信號頻率的要求。

電路帶寬和噪聲分析

實際當中使用的電路形式通常如圖2所示，C1光電二極管端電容和運放的輸入電容之和，在反饋回路中補償電容c2為了消除R2c1在傳輸函數中形成的零點而引入的，從而使整個電路工作在穩定狀態。

C限制了信號帶寬，當C變大時，相位裕量相應增加，但相應的信號帶寬將下降。得到c的同時，也可以得到信號的低通截止頻率，即允許的信號帶寬。根據圖2的電路圖可以得到噪聲計算模型，如圖3所示。

設計實例

在實際工作中，需要檢測血球高速流過670nm激光束時發生的散射信號，這個信號頻率在300kHz~MHz之間。根據實際的光強和信號頻率可以選擇濱松公司的光電二極管$5821，其參數指標如表1所示。

根據信號帶寬和光電二極管的暗電流指標，FET型輸入的運算放大器可以選擇AD公司的AD823，該運放的關鍵技術指標如下：