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当前位置：&>>&&>>&&>>&光电二极管原理及前置放大器电路
　　在用于光检测的固态检波器中，光电仍然是基本选择。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、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。
　　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。
　　光电二极管工作时采用零偏置（光伏）模式或反向偏置（光导）模式。光伏模式可获得最精确的线性运算，而让二极管工作在光导模式可实现更高的速度，但代价是降低线性度。在反向偏置条件下，存在少量的电流（称为暗电流），它们甚至在没有光照度的情况下也会流动。可在运算放大器的同相输入端使用第二个同类光电二极管消除暗电流误差，如图4所示。
　　本电路还适合其它应用，如模拟光隔离器。它还能满足需要更高带宽和更低分辨率的应用，如自适应速度控制系统。
　　本电路笔记讨论图4中所示电路的优化设计步骤，以满足特定带宽应用的要求，这些步骤包括：稳定性计算、噪声分析和器件选择考虑因素。
　　光电二极管属于高阻抗传感器，用于检测光的强度。它没有内部增益，但相比其它光检测器，可在更高的光级度下工作。
　　有三个因素影响光电二极管的响应时间：
　　处于光电二极管耗尽区域内载波的充电采集时间
　　处于光电二极管未耗尽区域内载波的充电采集时间
　　二极管电路组合的RC时间常数
　　由于结取决于光电二极管的扩散区以及施加的反向偏置，采用扩散区较小的光电 二极管并施加较大的反向偏置即可获得更快的上升时间。在 CN-0272电路笔记中，采用 SFH 2701 PIN光电二极管，其结电容典型值为3 pF，0 V偏置下的最大值为5 pF.1 V反向偏置时的典型电容为2 pF，5 V 反向偏置时为1.7 pF.本电路的测量均在5 V反向偏置下进行。
　　该软件环境提供了光电二极管的 LabVIEW跨导模型，允许根据设计示例中使用的具体光电二极管进行定制（图 5a）。必须先运行仿真，再构建任何板卡。由于噪声增益路径（图 5b）中引入了零点，所以可能会出现不稳定。MultiSim 仿真说明了噪声增益路径中引入零点造成的不 稳定（图 5b）。改变反馈上的电容会影响可用的带宽（图 5c）。
　　如上文所述，必须在反馈电阻上放置 2 pF 电容来引入一个极点，从而取消此零点。 2 pF 反馈电容是理论值。 可以分析不同值对设计电路可用带宽的影响（图 5c）。还可以通过监控输出来校验电路带宽，其-3 dB 带宽为 1 kHz。
　　编辑点评：本文介绍分析了光电二极管的原理及信号调理电路图，光电二极管产生一个与照明度成比例的微弱电流。而前置放大器将光电二极管传感器的电流输出信号转换为一个可用的电压信号。可用于CT扫描仪、血液分析仪、烟雾检测器、位置传感器、红外高温计和色谱分析仪等系统中。
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负载开关的应用范围十分广泛，从汽车到手机，从服务器到医疗设备，因此每个人都以不同的方式使用负载开关也就不足为奇了。数据表可以显示性能与规格说明，但它不能涵盖所有应用。也许数据表显示的性能中输入电压为1.2V或1.8V，但您的设备实际在1.35V下运行，这时您该怎么办？想知道...[][][][][][][][][][]
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推荐电子百科向大神请教下基于光电二极管的光电转换电路的运放的问题
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向大神请教下基于光电二极管的光电转换电路的运放的问题
这个电路里的前置运放用单端电源供电的好还是双端电源供电好？为什么啊？ 小弟来向各位大神求救了
哪个好要看电路参数，单电源供电时电路更简单，双电源则具有更好的零区特性，如果具体电路没有零区附近的输入电平，用单电源自然更方便。
Vin需要负电压吗？
最好接个负电源吧.
这电路能放大吗？
光电二极管产生的不是电流吗？需要一个IV转换吧。
要看电路参数，单电源供电时电路更简单，双电源则具有更好的零区特性
电路原理上没什么问题，至于参数需要跟你具体应用进行调整
静待大神的回复，，普济天下，恩泽四方，，
等待您来回答
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光电二极管测光强。
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532nm激光器发出的绿光经过200um的圆孔打到光电二极管上。激光器，针孔，光电二极管基本上算是紧密接触。光电二极管型号是滨松s1133-14。光电二极管测量电路原理图类似“原理图”，滤波电阻10k，负载电阻1k。供电是9v干电池。
1、图1-6，是在这种测量电路下，调节激光器光强由示波器得到的波形，在光强增大过程中那么多毛刺是什么原因？光源不稳定？测量电路有问题（）？
2、剩下图片是去掉电源，用导线代替电源，即光电二极管在光电池模式下波形，负载时10k。
3、光强为0时看到的波形是不是就是整个电路包括测量设备的噪音？光强为0是的噪音跟增大光强使得噪音大小基本在一个数量级么？
满意回复+2
电迁移噪声比较多，光电发光管二端非恒压，随光电流变化而变化。精密测量应用IV电路，将光电管二端电压固定。 ...
如果测光强，还是采用光伏模式吧，噪声会比较好。
光电二极管输出信号要经运放放大，注意选择匹配波长，如果有暴露在自然光下的情况，LED需要加调制。
光电管要给适当偏置，运放电路的单级增益要合理，仔细去看光电管和运放的手册。另外，可别说什么“感觉”，说影响不大要有依据，而你说的什么200um的微窗，这 ...
要看你要测的光强是多少，光电管的灵敏度是多少，得出最低光生电流，精密的话，电源变动几十UV是上限
为什么要这么做呢？关于电路噪声，先排除50Hz的工频干扰吧。
你的激光器输出光强要落在光电管的线性区内才行，另外你的放大电路也得正确且匹配需要的增益。
光电管的线性范围可不大。另外，注意光源强度的实现方法，等效和瞬态可是两个概念。
发光管测量亮度, 事实证明是可行的.
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光电二极管的说明文档，以及应用电路。
低噪音高速电路应该选择哪个？光强几个毫瓦。手里还有s5971这个光电二极管。
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本帖最后由 zyj9490 于
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电迁移噪声比较多，光电发光管二端非恒压，随光电流变化而变化。精密测量应用IV电路，将光电管二端电压固定。
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电迁移噪声比较多，光电发光管二端非恒压，随光电流变化而变化。精密测量应用IV电路，将光电管二端电压固定 ...
谢谢。不知道有没有看附件里的应用电路，现在手里有s5971，如图所示的应用电路5是否可以显著减少噪声？有没有推荐的应用电路。
另外在其他网站看到另一张图片的测量原理，有实际电路测量，噪声挺小。
另外运放供电电源需要多稳定？比如运放供电是±12v，如果在11.7~12.3这个范围波动能不能用？
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谢谢。不知道有没有看附件里的应用电路，现在手里有s5971，如图所示的应用电路5是否可以显著减少噪声？有 ...
如果测光强，还是采用光伏模式吧，噪声会比较好。
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光电二极管输出信号要经运放放大，注意选择匹配波长，如果有暴露在自然光下的情况，LED需要加调制。
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光电二极管输出信号要经运放放大，注意选择匹配波长，如果有暴露在自然光下的情况，LED需要加调制。 ...
谢谢回复。
感觉自然光的影响应该没有那么大，光电二极管探测面相当于只有200um的微窗。激光光强应该是远大于自然光，杂光进入的应该也不会很多。光电二极管是个宽波长的型号，532nm的波长不是最佳波长。条件所限。
看到过有用这种测量电路的，但是做了一个不接光电二极管的时候电路噪声就非常厉害。不知道是运放供电问题还是本身ad620有问题（手头只找到一片）。
做实际电路太少，理论也不扎实，根本就不会分析查找问题，太菜了。
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发光管测量亮度, 事实证明是可行的.
感谢回复。原理肯定是行得通的。
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本帖最后由 通信小学生 于
15:50 编辑
如果测光强，还是采用光伏模式吧，噪声会比较好。
按说即使是在偏置状态的噪声也不应该是这么大的，波动的太明显了。准备买两块运放试试零偏的下怎么样了。看光电二极管直接跟电阻相连的情况估计噪音可能会小。另外运放供电电压在什么范围内的波动能够接受？就比如这个opa37
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现在很怵头，纠结死了。
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谢谢回复。
感觉自然光的影响应该没有那么大，光电二极管探测面相当于只有200um的微窗。激光光强应该是 ...
光电管要给适当偏置，运放电路的单级增益要合理，仔细去看光电管和运放的手册。另外，可别说什么“感觉”，说影响不大要有依据，而你说的什么200um的微窗，这个除非有适当的结构，否则根本不可能。
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光电管要给适当偏置，运放电路的单级增益要合理，仔细去看光电管和运放的手册。另外，可别说什么“感觉” ...
用了一个200um的针孔贴在了光电二极管检测面。如果光电管不加激光，探测的电压波形是不是电路噪声跟自然光的影响的？图1-2mv和图2-200mv是在偏置9v下，没有经过激光光源的电压波形，一个2mv档一个200mv档。
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按说即使是在偏置状态的噪声也不应该是这么大的，波动的太明显了。准备买两块运放试试零偏的下怎么样了。 ...
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谢谢回复。
感觉自然光的影响应该没有那么大，光电二极管探测面相当于只有200um的微窗。激光光强应该是 ...
好好的仪用，这样用，被用残了。可惜了。
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感觉自然光的影响应该没有那么大，光电二极管探测面相当于只有200um的微窗。激光光强应该是 ...
多少光通量，多少流明，光电管能被照的强度多少LUX，200UM2是很小的面积，灵敏度会低。以上要搞清楚的。
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多少光通量，多少流明，光电管能被照的强度多少LUX，200UM2是很小的面积，灵敏度会低。以上要搞清楚的。 ...
光强几个毫瓦。也不知道怎么转换成流明。光电管饱和光功率在手册也没看到。附件是1133-14的数据手册。
随着光强增大最终光电二极管是到了饱和光功率的，图6是达到饱和光功率的。光强太大会不会弄坏光电二极管？
相对灵敏度一直没考虑，看数据手册也没看懂，能否告知需要怎么看？一开始的想法是针孔的位置固定了，波长固定，那么管子的响应度效率是确定的。
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用了一个200um的针孔贴在了光电二极管检测面。如果光电管不加激光，探测的电压波形是不是电路噪声跟自然 ...
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为什么要这么做呢？关于电路噪声，先排除50Hz的工频干扰吧。
需要检测光束截面非常小。
显著的毛刺可以排除是工频和谐波影响，因为波形周期不太符合。
虽然光电管直接串接电阻当光电池用的时候测量光强没有那么多毛刺，但是这么大的扰动让我觉得激光器很不靠谱。不懂可调光强激光器的工作原理（有一个旋钮，旋转旋钮光强就会变化），不知道激光器输出光强本身不稳定的可能性大不大。
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热门推荐 /3光电二极管运放电路的线性和如何减小偏置
光电二极管的输出信号可以作为电压信号监测，也可以作为电流信号监测。但电流信号具有更好的线性、偏移及带宽性能。
将光电二极管连接至一个高负载阻抗时，就可实现电流到电压的转换。但这种简单连接很难直接应用到光电转换的微弱信号放大电路中，因为容易产生非线性和较大的直流偏置，非线性是由电路产生的ep=VT
Ln ip/&iS是对数变化引起，光电二极管的结电阻会与高负载阻抗分压，产生直流偏置。采用电流检测模式的跨阻放大电路是光电二极管前置放大电路的优先选择。
下图所示的电路，既能吸收二极管的电流，又不会产生跨过二极管的电压，在运放输入端不会产生任何明显的电压。在没有加入RC时，利用输入端虚地的概念，实现了二极管接入的零输入阻抗。但由于IB-（和残余漏电流）流过Rf（通常与光电二极管一起使用的都是大阻抗的Rf）会产生一个显著的直流偏移，从而引起电路输出偏移。此时引入RC，它可以产生一个偏置分量，以此来抵消放大器输入电流产生的偏置分量。当取RC=Rf
时，运放输出信号eo=ip
▪ Rf
。可见输出电压与光通量是一种线性关系。图中RC并联电容可以很大程度上消除电阻产生的噪声效果。
可以这样理解这个反馈回路：光电二极管产生的光电流ip首先与运放的高输入阻抗作用产生输入电压，此电压经运放开环增益放大后产生输出电压eo，而eo又经反馈回路流向Rf，这样二极管产生的电流就从放大器的输入阻抗转到流向Rf，从而恢复运放输入端的虚地状态。这一过程中，运放输出电压就等于二极管的光电流ip&Rf。
如果考虑漏电流iL，运放输出偏置电压可表示为
VOSO=（IB-▪Rf -
IB+▪Rf）&&+
IL▪Rf&&。对于高增益光电二极管来说，IL很容易影响偏置性能。可见，随意添加Rc来补偿输入偏置电流，可能会产生一个更大的二极管漏电流IL，从而导致总的偏置电压变大，而不是变小，事与愿违啊。
VOSO的表达式中，我们也可以领略到，可通过减小Rf&&来减小偏置。但如果在上图电路中选择直接减小Rf&&，则会使eo&成比例减小。更好的办法是使用T型反馈网络，如下图示，T型反馈网络的等效反馈阻抗Rfeq=RfT
R1+Rft▪(R1/R2)，RfT
＞＞R1 ＞＞R2
,运放输出信号eo&=Rfeq▪ip
≈ip▪(1+(R1/R2)▪Rft
。利用这种乘法关系，减小了对Rft
阻值的要求，由于T型反馈网络所使用的电阻阻值都较小，会提高电阻的精确匹配的概率，更有利于减小二极管的漏电流，从而使实际输出的VOSO减小。
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以上网友发言只代表其个人观点，不代表新浪网的观点或立场。在含运算放大器OPA128的光电二极管电路中，通过一个简单的
Applying a basic op amp current amplifier to photodiodespresents three severe problems: high nonlinearity, oscillations,and a latch condition. All three result from the presenceof load-signal voltage feedback to the photodiode. Asimple bootstrapping arrangement can remove them all.
在含运算放大器OPA128的光电二极管电路中，通过一个简单的下载
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