光电检测电路与信号处理-仪器信息网.PPT

第10章 光电检测电路与信号处理 3.如何确定检测电路带宽？ 3.如何确定检测电路带宽？ 3.如何确定检测电路带宽？ 3.如何确定检测电路带宽？ 3.如何确定检测电路带宽？ 3.如何确定检测电路带宽？ 3.如何确定检测电路带宽？ 3.如何确定检测电路带宽？ 第10章 光电检测电路与信号处理 10.2 光电检测电路的低噪声设计 10.2 光电检测电路的低噪声设计 10.2 光电检测电路的低噪声设计 10.2 光电检测电路的低噪声设计 10.2 光电检测电路的低噪声设计 第10章 光电检测电路与信号处理 －－基本结构 －－基本原理 －－讨论 －－讨论 10.3.3取样积分器 10.3.3取样积分器 10.3.3取样积分器 10.3.3取样积分器 10.3.4 光子计数系统 又称为Boxcar平均器 例1：信号“样品”——抽血 信号“积分”——样品多，反映区域病情 例2：火车站，噪声中有人喊：“xxxx”多次 －－耳朵“积分”识别 对周期重复信号， N次取样平均 信号： 线性叠加 噪声： 矢量相加（+，-相消） 1. 定点式取样积分器 －－测量周期信号的某一瞬态平均值 2.扫描式取样积分器 －－可以恢复和记录 被测周期性信号波形 又称为Boxcar平均器 定点式取样积分器 扫描式取样积分器 －－测量定点信号平均值 －－恢复和记录信号波形 LIA功能 目前技术发展：多点数字取样积分器－－用软件积分代替硬件积分：快速、信息量大 锁定放大器和取样积分器：适应于周期性的信号检测 更微弱光信号－－量子特征： 离散信号脉冲 不具有周期性重复特征 3. 最佳源电阻 10.2.1前置放大器的噪声 3. 最佳源电阻 10.2.1前置放大器的噪声 例如：OP27 En = 3.5nV/ Hz1/2 , In = 1.7pA/ Hz1/2 Rsopt＝？？？ 3. 最佳源电阻 10.2.1前置放大器的噪声 3. 最佳源电阻 当信号源的内阻等于放大器的最佳源电阻值时，放大器对检测电路附加的噪声最小，称为信号源与放大器之间达到了噪声匹配。 10.2.1前置放大器的噪声 噪声匹配举例： 例： 热电偶； 热释电探测器；反偏光电二级管 --常用器件最佳源电阻分布示意图 10.2.1前置放大器的噪声 光电检测电路的噪声匹配 --两个值得讨论的问题 1. 探测器信号源 2. 偏置电路噪声 纯电阻 信号源 探测器 信号源 仅有热噪声 热噪声 其他噪声 1. 探测器信号源 2. 偏置电路噪声 检测电路： --探测器噪声 --前置放大器噪声 --偏置电路噪声 10.2.1前置放大器的噪声 10.2.2光电检测电路的噪声 10.2.3光电检测电路的噪声估算 10.2.2光电检测电路的噪声 纯电阻 信号源 探测器 信号源 仅有热噪声 热噪声 其他噪声 探测器 信号源 热噪声 其他噪声 工程允许 表达式推导： 10.2.2光电检测电路的噪声 噪声匹配举例 例： 热电偶； 热释电探测器；反偏光电二级管 10.2.2光电检测电路的噪声 10.2.1 前置放大器的噪声 10.2.2 光电检测电路的噪声 10.2.3 光电检测电路的噪声估算 10.2.3 光电检测电路的噪声估算 例：强度调制－直接探测光纤通信系统 光纤尾端 5μW 电流信噪比大于12 噪声估算 10.2.3光电检测电路的噪声估算 等效噪声带宽 白噪声 并联RC电路： 等效噪声带宽 信号带宽 噪声估算举例： 噪声等效电路图 10.2.3光电检测电路的噪声估算 噪声估算举例： 根据噪声等效电路图 等效噪声带宽 10.2.3光电检测电路的噪声估算 10.1 检测电路的带宽和频率特性 10.2 光电检测电路的低噪声设计 10.3 微弱光电信号的处理方法* 有特殊要求的电学信号处理方法 10.3 微弱光电信号的检测与处理 S/N 1 －－微弱信号（微弱光电信号） 生物超微弱发光 －－10～1000个光子/ s?cm2 高反射片的散射光（反射率0.9999） 导弹等飞行体辐射（信号强） 强烈背景辐射 －－问题的提出 10.3 微弱光电信号的检测与处理 －－问题的提出 提高系统信噪比途径： －－光学方法 －－电学方法 －－热力学方法 10.3 微弱光电信号的检测与处理 弱信号形式：被测信号 + 背景噪声 + 电路噪声 电子 滤波器 微弱光信号检测技术 相关检测技术：