PIN光电探测器低噪声前置放大电路设计

低噪声前置放大电路设计谢丽娟【摘要】介绍了一种中、低频低噪声前置放大电路的设计方案.理论分析影响低噪声前置放大电路的因素；采用抑制噪声和直流漂移电路减小噪声干扰；并对设计电路进行测试和分析.以宽带前置放大电路为例,设计了低噪声的前置放大电路.【期刊名称】《电声技术》【年(卷),期】2012(036)012【总页数】3页(P30-32)【关键词】前置放大电路;低噪声;抑制直流漂移【作者】谢丽娟【作者单位】四川机电职业技术学院,四川攀枝花617000【正文语种】中文【中图分类】TN72目前，以包括场效应晶体管或者双极型晶体管在内的晶体管放大电路为基础的集成放大器被广为使用。

通常使用分立晶体管放大器对大功率进行放大，它同时也适用于微波、高频的低噪声进行放大。

速调管、磁控管、正交场放大管、行波管以及功率三极管或四极管等特殊类型的真空管适用于高频和微波的大功率放大［1］。

设计一个前置放大电路，使其在较宽的频带范围内具有良好的直流和交流特性，电路包括输入阻抗匹配、无源衰减网络、有源放大等环节，采用单端输入单端输出方式实现信号变换。

输入阻抗匹配单元有50 Ω和1 MΩ两种数值可选;无源衰减网络单元可以在输入阻抗不变的前提下实现对信号1倍或10倍衰减;有源放大单元可以实现1，2，5，10倍放大，电路输出电阻近似为0 Ω［2］。

系统框图如图1所示。

(1)技术指标高速数据采集要求其前端模拟通道频带宽、噪声低，进而保证高速数据采集的精度。

要求由宽带放大器为核心器件的前端模拟通道具有如下的技术指标:电路频带:0～50 MHz;放大器增益:3.84，7.68两种可选;量程:－50～+50 V;通道输出:－768～+768 mV;零点误差:≤10 mV;增益偏差:＜1%。

(2)数字部分对模拟通道的控制要求以待采集信号电压的绝对值进行讨论，将0～50 V划定几个较为常用的范围:0.1，0.2，0.5，1，2，5，10，20，50 V等9个量程挡位。

第48卷第7期2018年7月激光与红外LASER&INFRAREDVol.48，No.7July,2018文章编号:1001-5078 (2018)07-0913-06 •电子电路-红外探测器的低噪声前置放大电路设计江婷12,李胜1高闽光1童晶晶1李妍1(1.中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室，安徽合肥230031;2.中国科学技术大学，安徽合肥230026)摘要:在红外探测器的工程应用中，前置放大电路是影响整个探测系统性能的重要组成部分。

本文从制冷型碲镉汞光导红外探测器的工作特性出发，设计了一种恒流偏置的低噪声前置放大电路。

对电路的工作原理以及噪声性能进行分析，并进行了电路仿真验证以及低噪声的性能测试。

实验结果表明，基于窄带滤波法设计的前置放大电路信噪比达到80 dB,具有60 ~120 d B的可调增益，可以有效抑制噪声并检测到10 _8A量级的微变交流信号，在信号检测方面达到了良好的检测效果。

关键词：光电导探测器;微弱信号;偏置电路;前置放大电路中图分类号:TN216 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1001-5578.2218.07.021Design of low noise preamplifier circuit for infrared detectorJIANGTing1’2，LI Sheng1’GAOMin-guang1，TONG Jing-jing1，LI YAN1(1. Key Lab of Environment Optics & Technology,Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics,C A S，Hefei 230031，China；2. University of Science and Technology of China,Hefei 230026’China)Abstract：The preamplifier circuit can afect the performance of the detection system in the engineering a infrared detector. Based on t he working principle of the HgCdTe photoconductive infrared detector，low-noise pream­plif i e r circuit was designed. The working principle and noise performance of the circuit were analyzed,and the circuitsimulation and low-noise t e s t were conducted. The experimental results show that the adjustable gai and the signal noise r a tio of the preamplifier i s80 dB based on the narrow band f iltering met suppress the noise a nd the 10 8 A A C signal can be detected. The performance reaches the desired l e v e l.K e y words:photoconductive detector;weak signal;bias circuit;preamplifier circuit1引言随着红外光谱技术的飞速发展，红外光谱仪在大 气环境监测、军事以及医学等领域得到更加广泛的应 用。

低噪声放大电路设计
低噪声放大电路的设计一般遵循以下几个步骤：
1. 选择低噪声元件：在设计放大电路时，选择具有低噪声特性的元件是非常重要的。

例如，选择低噪声放大器、低噪声电阻、低噪声电容等。

2. 优化电路布局：电路布局的优化对于减小噪声干扰起着重要的作用。

应该避免布局中出现长导线、共用引线、共用地等可能引入噪声的设计。

3. 使用恰当的滤波器：在输入端或输出端添加适当的滤波器可以有效地滤除噪声干扰。

常见的滤波器包括低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器等。

4. 降低信号放大：在设计放大电路时，尽可能降低信号的放大倍数。

由于噪声是与放大倍数成正比的，减小放大倍数可以有效地降低噪声干扰。

5. 两级放大：在设计放大电路时，可以采用两级放大的方式。

第一级放大器用于放大弱信号，第二级放大器用于放大第一级放大器的输出信号。

这种方式可以降低噪声对信号的干扰。

6. 使用差分放大器：差分放大器是一种能够抑制共模噪声的放大电路。

通过使用差分放大器，可以有效地减小噪声对信号的干扰。

7. 采用负反馈：负反馈是一种常用的方法，可以有效地降低放大电路的噪声。

通过在电路中引入负反馈，可以抑制噪声的增益，并提高电路的噪声性能。

通过以上步骤，可以设计出一个低噪声放大电路，并提高电路的噪声性能。

然而，实际的设计过程中还需要根据具体的应用需求和性能指标进行调整和优化。

毕业论文（设计）题目名称：低噪声前置放大器的设计题目类型：毕业设计目录毕业设计(论文)任务书 (Ⅰ)毕业设计（论文）开题报告 (Ⅲ)毕业论文(设计)指导教师评审意见 (Ⅷ)毕业论文(设计)评阅教师评语 (Ⅸ)毕业论文（设计）答辩记录及成绩评定 (Ⅹ)中文摘要 (Ⅺ)英文摘要 (Ⅻ)1前言 (1)1.1 课题意义 (1)1.2 低噪声前置放大器的发展现状及趋势 (2)2 低噪声前置放大器的设计 (3)2.1差分电路，场效应管和三极管简介 (6)2.2第一级放大电路的设计 (7)2.3第二级放大电路设计 (10)3 仿真结果及分析 (15)3.1第一级放大电路仿真结果及分析 (15)3.2第二级放大电路仿真结果及分析 (16)4结束语 (16)参考文献 (17)致谢 (19)长江大学毕业论文(设计)任务书学院（系）物理学院专业应用物理学班级10602 学生姓名徐伟指导教师/职称李林/副教授1.毕业论文(设计)题目：低噪声前置放大器的设计2.毕业论文(设计)起止时间：2010 年1月5日～2010 年6月15 日3．毕业论文(设计)所需资料及原始数据（指导教师选定部分）[1]Henry W.Ott著.电子系统中噪声的抑制与衰减技术[M].第2版.王培清，李迪译.北京:电子工业出版社.[2]张达.增益从1 到1000 倍可变的高精度低噪声放大器[J].电子报,2004-06 (A08).[3]郭玉,鲁永康,陈波.分立元件设计的低噪声前置放大器实用电路[J].电子器件,2005-12,28(4).[4]樊锡德.具有强抗干扰和低噪声的前置放大器[J].仪器仪表.1997,(5):8-10.[5]江月松.光电技术与实验[M].北京:北京理工大学出版社,2000:289-290.[6]Robert F.Pierret.半导体器件基础[M].北京:电子工业出版社,2004,第一版.[7]W.O.Henry.电子系统噪声抑制技术[M].北京:人民铁道出版社,1997.[8]李永平,董欣主编,蒋宏宇编著.PSpice 电路设计实用教程[M].北京:国防工业出版社,2004,第一版:3-5.[9]康光华.电子技术基础模拟部分[M].北京:高等教育出版社,2006,第五版.[10]Behzad Razavi.模拟CMOS 集成电路设计[M].西安:西安交通大学出版社,2003.[11]A.D.埃文斯.场效应晶体管电路设计[M].北京:人民邮电出版社,1988,第一版.[12]汪建民.PSpice 电路设计与应用[M].北京:国防工业出版社,2007,第一版.4．毕业论文(设计)应完成的主要内容查阅文献15篇以上，了解低噪声放大电路的发展动态。

《噪声温度计中低噪声低失真前置放大器研制》篇一一、引言随着现代电子技术的飞速发展，噪声温度计在科研、工业和军事等领域的应用越来越广泛。

其中，低噪声、低失真的前置放大器是影响噪声温度计性能的关键因素之一。

因此，研制一款具有低噪声、低失真特性的前置放大器，对于提高噪声温度计的测量精度和稳定性具有重要意义。

本文将详细介绍低噪声低失真前置放大器的研制过程、原理及性能分析。

二、前置放大器研制原理1. 电路设计前置放大器的电路设计是整个研制过程的核心。

在电路设计中，应采用低噪声、低失真的电路元件和结构，以降低信号传输过程中的噪声和失真。

同时，为了满足不同应用场景的需求，可采取不同的电路拓扑结构，如差分放大、共源极放大等。

2. 芯片选择芯片的选择对于前置放大器的性能至关重要。

应选择具有低噪声、低失真特性的芯片，并确保其具有较高的稳定性和可靠性。

此外，还需考虑芯片的功耗、封装等因素，以满足实际应用的需求。

三、前置放大器研制过程1. 理论分析在研制过程中，首先进行理论分析，包括电路原理、噪声模型、失真分析等。

通过理论分析，确定电路设计的可行性和优化方向。

2. 仿真验证利用仿真软件对电路设计进行验证，包括电路稳定性、噪声性能、失真性能等方面的仿真。

通过仿真结果，进一步优化电路设计。

3. 制作与测试根据仿真结果，制作出实际的前置放大器电路板。

然后，对制作出的电路板进行测试，包括噪声测试、失真测试、稳定性测试等。

根据测试结果，对电路进行进一步优化。

四、性能分析1. 噪声性能低噪声是前置放大器的重要性能指标之一。

通过实际测试，发现所研制的前置放大器具有较低的噪声性能，能够满足噪声温度计的应用需求。

2. 失真性能失真是评价前置放大器性能的另一个重要指标。

所研制的前置放大器具有较低的失真性能，能够保证信号传输的准确性。

3. 稳定性与可靠性所研制的前置放大器具有较高的稳定性和可靠性，能够在不同的应用场景下保持良好的性能。

同时，其功耗和封装等设计也满足了实际应用的需求。

光电检测电路的低噪声设计引言：二、低噪声电路设计的基本原则：在光电检测电路的低噪声设计中，有几个基本原则需要遵循。

1.使用低噪声元件：选择低噪声元件可以降低电路的噪声。

例如，在信号放大器部分，应选择具有低噪声系数的放大器。

对于光电二极管，应选择具有低暗电流和低热噪声的器件。

2.降低电路的温度：噪声与温度有关，较低的温度有助于降低电路的噪声。

因此，在设计光电检测电路时，应采取措施来降低电路的温度。

一种常见的方法是使用温度稳定的材料和器件。

3.优化信号处理算法：在信号处理过程中，应优化算法以减少噪声的影响。

例如，在信号放大器中，可以使用滤波器来滤除噪声。

信号处理算法的优化不仅可以降低噪声，还可以提高系统的灵敏度。

三、低噪声电路设计的具体方法：在光电检测电路的具体设计过程中，可以采取以下方法来降低噪声。

1.系统的整体噪声计算：在开始设计之前，首先要计算系统的整体噪声。

这可以通过计算每个组件的噪声贡献，并考虑它们之间的相互影响来实现。

这有助于确定哪些组件对系统的噪声影响最大，并采取相应的措施来降低噪声。

2.信号增益控制：在光电检测电路中，可以通过信号增益控制来降低噪声。

信号增益过高会放大噪声，因此需要在灵敏度和噪声之间进行权衡。

可以使用可变增益放大器来调节信号增益，以平衡信号和噪声的影响。

3.滤波器的设计：在光电检测电路中，使用滤波器可以滤除噪声。

噪声通常在特定频率范围内出现，因此可以使用低通滤波器将噪声滤除。

滤波器的设计应根据系统的特定需求和噪声频谱进行。

4.地线设计：良好的地线设计可以降低电路中的噪声。

地线应尽量短，排列整齐，以减小电感和电容效应对噪声的影响。

还可以使用屏蔽材料来减少噪声的干扰。

5.电源噪声的控制：结论：光电检测电路的低噪声设计是一个复杂的任务，需要在理解噪声源和基本原则的基础上进行。

通过选择低噪声元件、优化信号处理算法、滤波器设计和地线设计等方法，可以降低光电检测电路的噪声，提高系统的准确性和灵敏度。

一种光电烟支检测器前置放大电路的设计摘要】光电烟支检测器是一种在线烟支检测设备，在烟支质量控制方面发挥了重要作用。

前置放大电路是其中关键电路之一。

本文重点介绍了前置放大电路的噪声来源，并就如何降低噪声干扰做了分析。

【关键词】前置放大电路；噪声分析０绪论光电烟支检测器可以在线检测并剔除不合格的烟支，在烟支质量控制上发挥着极为重要的作用。

采用光电检测的方式可以实现非接触、高速、精确检测，非常适用于高速卷接机组。

前置放大电路是光电烟支检测器电路中关键电路之一，它的作用是先进行光电转换，将烟丝端散射出的光信号转换为电信号，再将电信号放大送到后级电路处理，作为整个电路的“眼睛”，它的性能好坏直接关系到整个系统的性能好坏。

１前置放大电路噪声分析烟支检测器中光电转换器件采用的是光电二极管，经光电二极管转换的电信号相当微弱，很容易受到噪声的干扰，所以在设计该部分电路时要尽量减小噪声，提高信噪比和检测分辨率。

噪声源主要来自3个方面，一是光电管，二是前置放大器，三是外部噪声。

１．１光电二极管的噪声光电二极管的光电流一般为nA至μA级，其主要噪声是热噪声和散粒噪声。

１.1.1热噪声热噪声是导电材料中载流子不规则热运动在材料两端产生的随机涨落电压，它是电阻性电路器件的共性噪声。

噪声电压均方值取决于材料的温度，电阻及噪声等效带宽，一般关系式为:UT2=4KT■R（ｆ）ｄｆ（1）式中，K是波尔兹曼常数，T是材料的绝对温度，R（f）表示光电检测电路中总电阻随频率的变化关系。

在纯电阻的简单情况下，R与频谱无关，上式变为:UT2=4KTRΔf,在温度一定时，热噪声只与电阻和噪声等效带宽Δf有关；当温度为T=300K,KT=4.14×10-21J，电阻的噪声电压和电流有效值变为：UT＝■＝1.29■×10－10J■IT=1.29■×10－10J■可以看出电阻R是主要的热噪声源，在R不变的情况下减小T和Δf的值可以减小噪声。

低噪声前置放大器电路的设计方法来源：52RD手机研发作者：国家半导体公司程伟健前置放大器在音频系统中的作用至关重要。

本文首先讲解了在为家庭音响系统或PDA设计前置放大器时，工程师应如何恰当选取元件。

随后，详尽分析了噪声的来源，为设计低噪声前置放大器提供了指导方针。

最后，以PDA麦克风的前置放大器为例，列举了设计步骤及相关注意事项。

前置放大器是指置于信源与放大器级之间的电路或电子设备，例如置于光盘播放机与高级音响系统功率放大器之间的音频前置放大器。

前置放大器是专为接收来自信源的微弱电压信号而设计的，已接收的信号先以较小的增益放大，有时甚至在传送到功率放大器级之前便先行加以调节或修正，如音频前置放大器可先将信号加以均衡及进行音调控制。

无论为家庭音响系统还是PDA设计前置放大器，都要面对一个十分头疼的问题，即究竟应该采用哪些元件才恰当？元件选择原则由于运算放大器集成电路体积小巧、性能卓越，因此目前许多前置放大器都采用这类运算放大器芯片。

我们为音响系统设计前置放大器电路时，必须清楚知道如何为运算放大器选定适当的技术规格。

在设计过程中，系统设计工程师经常会面临以下问题。

是否有必要采用高精度的运算放大器？输入信号电平振幅可能会超过运算放大器的错误容限，这并非运算放大器所能接受。

若输入信号或共模电压太微弱，设计师应该采用补偿电压(Vos)极低而共模抑制比(CMRR)极高的高精度运算放大器。

是否采用高精度运算放大器取决于系统设计需要达到多少倍的放大增益，增益越大，便越需要采用较高准确度的运算放大器。

运算放大器需要什么样的供电电压？这个问题要看输入信号的动态电压范围、系统整体供电电压大小以及输出要求才可决定，但不同电源的不同电源抑制比(PSRR)会影响运算放大器的准确性，其中以采用电池供电的系统所受影响最大。

此外，功耗大小也与内部电路的静态电流及供电电压有直接的关系。

输出电压是否需要满摆幅？低供电电压设计通常都需要满摆幅的输出，以便充分利用整个动态电压范围，以扩大输出信号摆幅。

低噪声前置放大器设计前置放大器是音频电路中非常重要的一环，它的作用是把微弱的信号放大到足够的水平，以便进一步处理。

但是，前置放大器的设计常常面临着两个矛盾的要求：一方面要有足够大的增益，另一方面却受到噪声的影响。

所以，低噪声前置放大器的设计就显得尤为重要。

一、前置放大器的作用在音频系统中，前置放大器一般用于放大信号源的信号。

常见的信号源包括唱头、话筒、电吉他、电视机、录音机等。

这些信号来源的信号一般都较弱，需要通过前置放大器进行放大，以便后续的处理电路对信号进行处理。

二、前置放大器的设计要求前置放大器的设计要求在于：高放大倍数、高输出阻抗、低噪声系数、线性度高等。

其中，低噪声是比较关键的一个因素。

低噪声是指前置放大器在工作时，所产生的噪声尽量小。

因为信号在传输的过程中，总会被外部环境的噪声所干扰。

这些干扰对信号有一定的影响，而前置放大器的噪声就会使这种影响更加显著。

三、低噪声前置放大器的设计方法设计低噪声前置放大器的方法有很多，这里介绍一种通用的方法：1、选择低噪声电源前置放大器的电路设计中应该考虑到电源的质量，因为电源的噪声直接会影响到整个电路的噪声。

选择低噪声电源可以降低电源本身的噪声，从而降低整个电路的噪声。

2、选择低噪声元器件在电路设计中，选择低噪声的电阻、电容等元器件是非常重要的。

这些元器件的噪声系数较低，可以减少电路中的噪声。

3、升频器件的选择升频器件是前置放大器中最重要的部分。

选择低噪声、高增益的升频器件可以提高整个前置放大器的性能。

一般情况下，可用场效应管或双极性晶体管作为升频器件。

4、建立好的接地系统在前置放大器的电路中，接地系统是非常重要的，因为不好的接地系统也会增加电路的噪声。

为了保证前置放大器的噪声系数低，应该建立好的接地系统。

四、结语低噪声前置放大器的设计涉及到很多方面的知识点，需要进行深入研究。

上文简单介绍了低噪声前置放大器的设计方法，但是在实际应用中，情况千差万别，需要根据实际情况进行调整。

侧入光式pin光电探测器芯片是一种广泛应用于光通信、激光雷达等领域的重要光电器件。

它的制作方法也是一个备受关注的研究领域。

在本文中，我们将深入探讨侧入光式pin光电探测器芯片及其制作方法，帮助读者更全面地了解这一主题。

1. 侧入光式pin光电探测器芯片的基本结构侧入光式pin光电探测器芯片是一种具有特殊结构的光电器件。

它通常由p型探测层、i型吸收层和n型电子层组成。

其中，i型吸收层起着吸收入射光子的作用，而p型和n型层则起到收集电子和空穴的作用。

这种结构设计使得侧入光式pin光电探测器芯片在捕获入射光子方面具有优良的性能。

2. 侧入光式pin光电探测器芯片的制作方法侧入光式pin光电探测器芯片的制作方法是通过一系列精密的工艺步骤完成的。

需要选择合适的衬底材料，然后在其表面进行一系列的化学处理和光刻步骤，以形成p型探测层、i型吸收层和n型电子层。

需要进行金属电极的沉积和光刻步骤，最终形成完整的侧入光式pin光电探测器芯片。

3. 侧入光式pin光电探测器芯片的性能优势与传统的正面照射式pin光电探测器相比，侧入光式pin光电探测器具有更高的光电响应速度和更低的暗电流。

这使得它在高速光通信和激光雷达等应用中具有更广泛的应用前景。

4. 个人观点和理解在我看来，侧入光式pin光电探测器芯片是一种非常有前景的光电器件。

它既能满足高速光通信和激光雷达等领域对快速响应的需求，又具有制作工艺简单、成本低廉的优势。

我对其在未来的应用前景非常乐观。

总结通过本文的阐述，我们对侧入光式pin光电探测器芯片及其制作方法有了更深入的了解。

我们分析了其基本结构、制作方法和性能优势，并共享了个人观点和理解。

相信读者们已经对这一主题有了更全面、深刻和灵活的认识。

侧入光式pin光电探测器芯片作为一种重要的光电器件，具有广泛的应用前景。

除了在高速光通信和激光雷达领域，它还可以在医学影像、光谱分析、遥感和光学测量等领域发挥重要作用。

随着科技的不断进步，侧入光式pin光电探测器芯片的性能和制作方法也在不断改进和优化。