一种光传感器高性能放大电路的设计研究
设计前置放大器电路:
(1)首先要考虑的几个问题是:应满足放大电路的高信噪比和信号源阻抗与放大器之间的噪声匹配(信号源阻抗等于最佳源阻抗);要考虑电路组态、形式等,以满足增益、频响、输入/输出阻抗等方面的要求;要采取一定的方法来减少噪声,采取屏蔽以及接地措施来避免信号干扰。
(2)为了满足低噪声放大器对噪声匹配的要求,应选择合适的放大器件,也就是源电阻。试验表明,源电阻在100 Ω~1 MΩ之间选用晶体管,源电阻在1 kΩ~1 MΩ之间可选用运放,源电阻在1 kΩ~1 GΩ之间多采用结型场效应管,源电阻超过1 MΩ也可选用MOSFET。一般红外光电管的输出电阻为20 kΩ,因此,选用晶体管、运算放大器、结构场效应管均可。相比较而言,运算放大器特别是CMOS型集成运放具有输入阻抗高、失调电压和温度漂移较小、共模抑制比高、动态范围较宽、对温度变化和电源变化及其他外界干扰具有较强的抑制能力,因此适用放大微弱信号,同时采用运算放大器也可使电路设计简化,组装调试方便,功耗低,体积小,可靠性增加。
(3)为了获得低噪声特性,放大电路中的其他器件也要考虑低噪声。这里,电阻可选用金属膜电阻,电容可选用钽电容或瓷介电容,而信号输入线则采用尽可能短的镀银屏蔽电缆,电路板使用漏电流小的高绝缘电路板。
3 一种实用的高性能光传感器放大电路
图2所示是一种基于运算放大器设计的三级级联光传感器放大电路。设计中要注意,对独立设置的单级运算放大器其增益取决于反馈电阻Rf和输人电阻Ri的比值,反相放大器的输入阻抗等于Ri,而外接电容Cf是补偿电容,目的是防止自激。联合设计时每级放大电路各有侧重。这里,前置放大电路的放大器件采用低噪声双极型运算放大器NE5534A,并设计为负反馈放大电路,其特点是电容耦合反相放大,但增益固定不变。本文引用地址:https://www.eepw.com.cn/article/162238.htm
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