宽带电流模形式PHEMT前置放大器设计

设计并实现了基于0.2 μm PHEMT工艺的宽带电流模形式前置放大器.前置放大器将光电二极管产生的电流信号放大并转换为差分电压信号.电路为共栅结构,输入电阻小,减小了光检测器寄生电容对电路带宽的影响.设计时采用了电容峰化技术,可获得比普通共栅结构更宽的带宽.后仿真结果为,在单电源5 V,输出负载50 Ω的条件下,该前置放大器的跨阻增益为1.73kΩ,带宽可达到10.6 GHz,同时具有低噪声和较宽的线性范围,芯片面积为607 μm×476 μm.测试结果表明,此前置放大器可以很好地工作在10 Gbit/s速率上.     

采用红外通信的智能化抄表器电路设计

基于红外通信原理,设计智能电表的红外通信抄表器电路.在其发射电路中,采用两个红外发射管串联,以减小红外发射电路中的反馈电阻和并联一个小电容的方法来增大发射强度;而在其接收电路中,PIN型光电二极管接收光信号后直接进入带通滤波器,然后依次进入限幅放大器和前置放大器,以避免周边环境光使前置放大器进入饱和区或者截止区,增大红外传输距离.测试结果表明:红外通信距离在5m内,抄表数据的相对误差低于0.85%.     

长距离高比特率光纤通信用InGaAs/InGaAsP/InP SAGM-APD

InGaAs/lnGaAsP/InP分隔吸收区、梯度区、倍增区的雪崩光电二极管(SAGMAPD)具有小的暗电流、低的雪崩倍增噪声和高的增益-带宽乘积。它是应用于长距离和高比特率(几Gb/s)光纤通信的最佳光检测器之一。本文综述这种器件的结构、工作原理和特性及其研究进展。     

差动对焦系统光电信号探测电路的设计

依据差动对焦系统的要求,给出了差动光电信号探测电路的实现方法。以高性能仪用放大器AD620BN、低噪声运放AD795JRZ和运放OP07EP为核心,设计了光电转换前置电路、信号调理及差分电路、二阶低通滤波器及伪零点消除电路,实现将差动光信号转换为电信号。经后续MSP430F149单片机系统电路处理后,产生调焦控制信号实现系统的自动对焦。实验测试结果验证了所设计电路的可行性和正确性,符合差动对焦系统的设计要求。     

微弱光信号检测电路的设计

针对微弱光信号检测电路的噪声问题,通过建立硅光二极管等效电路模型,分析了检测电路的特性及影响电路性能的关键因素,为电路的设计提供了理论基础。以硅光二极管为光电检测器件,设计了微弱光信号检测电路。经实验测试,检测电路可有效地对微弱光信号进行检测,并具有良好的低噪声特性。     

用于光谱测量的光电二极管阵列驱动设计

为实现高动态范围多通道光谱测量,优化设计了光电二极管阵列S3924驱动电路。电路由时序产生单元、信号采集单元、控制单元3个功能模块组成。该电路使用一片EPM7064 CPLD作为光生电荷转移和信号采集的时序发生器;探测器输出信号被两个放大器同时放大,利用高速模拟开关切换方法,在单幅光谱测量中实现两级信号增益;为了防止探测器过饱和,设计了自动读出功能。最后对光谱信号噪声水平进行了评价,该噪声峰谷值小于0．01V,标准偏差在0．002V以下。     

基于高速微弱光电探测相关技术的浅析

高速微弱光电探测技术在激光通信中应用广泛,如何在噪声环境中检测出所需信号是一个难点。首先对光电探测器主要部分(光电二极管与放大器)的参数进行分析,然后分析了光电二极管输出信噪比,得出提高光电探测灵敏度关键在于选择恰当的器件以及设计合理的放大电路。通过搭建具体的实验电路,经过测试,该电路在工作波长为1 550 nm脉冲信号,传输速率为2.5 Gb/s条件下,误码率为10-12时,探测器灵敏度可达到-24.8 dBm,实现了高速微弱信号的探测。     

雪崩光电二极管反向偏压电路设计及仿真

为解决雪崩光电二极管正常工作时需要的直流反向偏压问题, 提出了利用电感式升压电路的设计方法。该方法利用开关管、 单电感、 电容、 电阻对5 V直流电进行升压, 结合555芯片组成的压控振荡器产生频率信号, 控制开关管的导通与关断, 并利用反馈电路控制压控振荡器的频率, 同时采用Multisim9进行仿真。仿真结果表明, 当输入电压为5V时, 输出电压为160.096 V且保持稳定不变, 解决了雪崩光电二极管在正常工作时需要在阴极加上很高直流反向偏压的问题。     

光纤接收机电路噪声的理论分析及其计算机程序

本文应用电路噪声理论一般性地证明了有反馈和无反馈放大器的噪声特性,对光纤接收机中常用的高阻抗前置放大器和跨阻抗前置放大器及其由它们组成的二类接收机作了分析和比较,得出了比较明确的结论。本文还介绍了一个计算机噪声分析程序。使用该程序可以求得模拟接收机的等效电路噪声和量子极限信噪比;使用PIN 管时的接收机信噪比;使用APD 管时的最佳雪崩增益和接收机信噪比等。作者运用该程序证实了本文中主要论点的正确性。     

雪崩光电二极管反向偏压电路设计及仿真

为解决雪崩光电二极管正常工作时需要的直流反向偏压问题,提出了利用电感式升压电路的设计方法.该方法利用开关管、单电感、电容、电阻对5V直流电进行升压,结合555芯片组成的压控振荡器产生频率信号,控制开关管的导通与关断,并利用反馈电路控制压控振荡器的频率,同时采用Multisim9进行仿真.仿真结果表明,当输入电压为5V时,输出电压为160.096 V且保持稳定不变,解决了雪崩光电二极管在正常工作时需要在阴极加上很高直流反向偏压的问题.     

雪崩光电二极管数控偏压源的设计

为保证雪崩光电二极管(APD)在温度变化的情况下始终处于最佳工作状态,人们研究了多种偏压控制方案。针对传统的偏压控制存在的缺陷,文章从APD的倍增机理出发,分析了温度对雪崩增益的影响,得到偏压与温度的特性曲线。基于偏压的虚警控制原理,利用单片机便于数据处理和存储的特点,设计了一个自动跟踪雪崩管击穿电压的数控偏压电路。该电路能在温度大幅度变化的情况下保证APD正常工作,适合于高频连续信号检测的光电系统。     

基于AD500-9激光测距系统的设计

基于AD500-9型雪崩光电二极管设计以窄脉冲发射、 雪崩光电二极管偏置、 弱光信号处理和计时电路为主要结构的激光测距系统. 利用标准时基发生器对计时电路进行验证, 采用线性拟合方法使时间测量的精度为10^-10量级. 采用软件校准方法将测距实验中的测量误差控制在±0.1 m以内, 并对误差进行分析.     

硅光二极管光电检测电路的研究与设计

为了满足对较微弱光信号高精度的检测要求,在详细分析了硅光二极管光电检测电路的线性响应及噪声特性的基础上,提出了对相关器件选型和电路设计形式的基本要求,并以硅光二极管探测器件DET36A及低噪声、高精度运放芯片ICL7650为例设计测试了一种可方便嵌入应用于微弱光环境下的光电检测电路。经过实验测试表明,在0.1～10 Lux低照度弱光照射下,该电路具有较好的低噪声输出特性和良好的线性响应。     

基于分集接收技术的可见光接收机前端电路

为了减弱噪声对可见光通信质量的影响,提高可见光通信系统的抗干扰性,基于台积电180 nmCMOS工艺,提出了一种抗噪能力较强的可见光接收机前端电路.电路主要包括跨阻放大器、限幅放大器、直流偏移消除网络和输出缓冲级.输入端对信号进行两路接收,通过印制电路板绘制把外部两个光电二极管相连,对接收到的光电流信号进行等增益合并,合并信号作为输入信号提供给光接收机模拟放大电路,这种设计实现了分集接收技术,提高了光通信系统的信噪比.跨阻放大器采用调节型共源共栅结构,共源结构作为反馈环路,降低芯片的输入阻抗,共漏结构提高了跨阻放大器的带负载能力.限幅放大器采用改进CherryHooper型限幅放大器结构,引入反馈电阻降低级间等效电阻,扩展有效带宽,并通过增加负载电阻为支路提供偏置电流,有效提高了电路的输出范围.测试结果表明,在电源电压为1.8 V、光电探测器等效电容为5 pF时,光接收机的跨阻增益为88 dBΩ,-3 dB带宽为510 MHz,在误码率小于3.8×10-3的条件下实现了600 Mb/s的数据传输.芯片功耗为43.62 m W,整体面积为624μm×823μm,当误码率为10-9时,基于分集接收的光接收机的灵敏度为-11.5 dBm.对比实验表明,分集接收技术降低了可见光通信的误码率,提高了通信质量,因此基于分集接收技术的光接收机有望应用于室内可见光通信系统领域.     

光电二极管低噪声放大电路的设计

文章首先给出了光电二极管的噪声等效模型并具体分析了主要噪声来源,综合3种噪声源用均方根分析法来计算总的噪声输出,提出基于反馈电容和基于复合放大器的2个改进型电路来降低电路的噪声。计算与仿真结果表明基于反馈电容的降噪电路降低了噪声,但信号的带宽也相应降低了,而基于复合放大器的降噪电路降低了噪声且保持信号的带宽几乎不受影响。     

天幕靶基级放大电路的噪声模型研究

通过对单电阻I／V转换和T型网络两种典型的基级电路的分析，提出了光电二极管阵列与这两种电路相结合的噪声模型，仿真分析了输入电阻热噪声和运算放大器输入噪声双重作用下的输出噪声水平．经比较，T型网络输出信号的信噪比要比单电阻的I／V转换电路高6dB．实验结果证明，T型网络的误差主要由并联电阻个数决定，所以减小每个与T型网络相连的光电二极管数量，可以大幅度提高系统的信噪比。     

光电辨认机电子线路的设计

放大器．脉冲幅度鉴别器和由移位寄存器组成的延时器．是光电辨认机电子线路的主要组成部分，在简要地介绍了该机整体电子线路的基础上．本文分析了前置放大器的输入耦合方式．高增益．低漂移问题，鉴别器自稳零电路和延时器电路。研究了电路参数与整机性能之间的关系。提出了这些参数的选择原则。     

基于FPGA的转速光电传感测量系统

利用光电式测量的抗干扰性好、反应快、灵敏度高、精度高、可测范围宽的优点,对高速转轴的转速进行更精准的测量。激光器将转轴的转速参数转换成周期性的光信号,然后高速硅光电二极管将接收的光信号转换为电流信号,经模拟电路处理得到数字电压脉冲信号,再利用基于FPGA数字移相技术的高精度脉宽测量方法对数字电压脉冲信号进行测量,处理后最终得到转速的精确结果并显示在液晶屏幕上。试验结果表明,测量结果准确度高,稳定性好,适用于一般的高速测量场合。     

新型脑电信号前置级放大电路设计

脑电信号检测中前置级放大电路是信号预处理中最关键的环节,其设计优劣直接关系到脑电数据采集系统的精度,在现有生物电放大器研究的基础上,改进并设计了一种符合脑电信号特征的新型高性能前置级放大电路,该电路避免了传统生物电放大电路冗繁的模拟滤波环节,结构简单,调试方便．文中对该电路作了详细的理论分析和实验论证,实验结果证明,该电路达到了设计要求,为脑电放大器及其它微弱生物电放大器的研制及发展提供了一个新思路．     

电子调谐射频放大器

如所周知,晶体管的内部结构决定了射频放大器本质上属于非线性电路,因此会产生不应有的输出频率分量,带来诸如谐波失真和内调制失真等问题。实际信号频率为所需信号频率的1.5倍时会发生谐波失真,如果所需信号和多余信号同时进入晶体管且产生不必要的输出信号,就会出现内调制失真。 普通放大器的设计一般在晶体管输出端和直流电压源间设置一并联谐振电路,以满足放大器增益和选择性的要求。并联谐振电路上设有一并联于电控电容(变容二极管)的电感器。变容二极管是一个反向偏置的二极管,其不断变化的容值是直流偏压的函数。 并联谐振电路的缺点一是其品质因数Q值随放大器中心的频率的增高而降低,结果,当变容二级管电容减小时放大器的通带宽度变窄;二是放大器抑制谐波失