光电二极管原理及前置放大器电路解析 —电路图

　　在用于光检测的固态检波器中，光电二极管仍然是基本选择。光电二极管广泛用于光通信和医疗诊断。其他应用包括色彩测量、信息处理、条形码、相机曝光控制、电子束边缘检测、传真、激光准直、飞机着陆辅助和导弹制导。

　　设计过程中，经常会优化用于光电模式或光敏模式的光电二极管。响应度是检波器输出与检波器输入的比率， 是光电二极管的关键参数。 其单位为 A/W 或 V/W。

　　前置放大器在高背景噪声环境中提取传感器生成的小信号。 光电导体的前置放大器有两类：电压模式和跨导（图 2）。

　　图 3c 所示的跨导放大器结构产生的精密线性传感性能是通过“零偏压”光电二极管实现的。在此配置中，光电二极管发现输出间存在短路，按照公式 3 （Isc =Ilight），基本上不存在“暗”电流。

　　光电二极管暴露在光线下且使用图 2c 的电路时，电流将流到运算放大器的反相节点，如图 3 所示。若负载（RL）为 0 Ω且 VOUT = 0 V，则理论上光电二极管会出现短路。实际上，这两种状况都绝对不会出现。RL 等于 Rf/Aopen_loop_Gain，而 VOUT 是放大器反馈配置施加 的虚拟地。

　　图 4所示电路是一个高速光电二极管信 号调理电路，具有暗电流补偿功能。系统转换来自高速硅PIN光电二极管的电流，并驱动20 MSPS模数转换器（ADC）的输入。该器件组合可提供400 nm至1050 nm的频谱敏感度和49 nA的光电流敏感度、91 dB的动态范围以及2 MHz的带宽。信号调理电路采用±5 V电源供电，功耗仅为40 mA，适合便携式高速、高分辨率光强度应用，如脉搏血氧仪。