光电探测器噪声分析及降低噪声的方法

本文探讨了光电探测器的噪声,分析了光电探测器的噪声电压、噪声电流的影响因素,并提出了解决的方法.根据探测器噪声影响因素,分析了普通检测电路的存在的不足,设计了一种优化检测电路,通过减小电路带宽,减少噪声,从而提高系统的信噪比,增强探测器的探测能力.     

光电探测器的电噪声及其应用

电噪声检测方法正在成为一种无损的电子器件可靠性表征手段,而人们对其在光电探测器方面应用的研究还较少.本文在总结光电探测器电噪声类型及产生机理的基础上,分析了光电探测器与电噪声相关的各项性能参数.电噪声不仅是影响光电探测器性能的重要物理量,而且与光电探测器材料缺陷、界面缺陷及深能级陷阱存在相关性.构造的适当噪声参量可以表征光电探测器中的上述缺陷.与电噪声相关的缺陷往往是导致器件失效的因素,借鉴电噪声用于金属-氧化物-半导体场效应晶体管质量和可靠性表征的方法,本文提出了电噪声在表征光电探测器质量和可靠性方面的应用.     

光电探测器的量子噪声特性研究

光电探测器在高新技术领域有着广泛应用,量子噪声是光电探测器的一个主要噪声源,它影响和决定着探测的灵敏度,在误差分析中是一个重要的因素.讨论了噪声与误差的联系与区别.在分析量子噪声来源的基础上,用实验验证了光电探测器一次光电子发射的概率满足泊松分布律,但倍增的光电子发射概率由于倍增噪声而不再遵守泊松分布律.引入噪声比例因子来描述和处理光电探测器的误差.     

基于光电二极管反偏的光电检测电路的噪声分析

噪声性能是限制光电检测电路探测能力的重要因素,针对这个问题,设计了基于光电二极管反偏的光电检测电路并分析其电路噪声,分析噪声时,创新性地从光电检测电路结构出发,将整个电路等效为光电二极管、晶体三极管、运算放大器三个级联模块,详尽分析了每个模块的噪声来源及其相关因素,计算每个模块的输出噪声,最终得出整个电路的输出噪声电压模型。根据输出噪声电压模型,确定了电路的各项参数,预估电路的输出噪声电压,最后,搭建实际电路,测量电路的噪声性能,验证了输出噪声电压模型的准确性,实现低噪声光电检测电路的设计。     

光电探测器噪声特性分析

光电探测器输出信号的真实性和稳定性是衡量其工作性能的重要指标.分析光电探测器的输出噪声,对提高器件工作性能的研究具有指导意义.针对光电探测器不同的噪声来源,从光电探测器噪声产生机理上全面分析了其输出噪声,给出了几种噪声电流的理论计算关系,为进一步研究光电探测器的噪声特征打下了一定的基础.     

谐振式光学陀螺三角波调制过冲噪声的抑制北大核心

谐振式光学陀螺中,利用三角波调制会引入过冲量,对陀螺的输出精度影响极大。对采用三角波调制技术对光电探测器输出方波信号的影响进行了理论推导及仿真,分析表明高次谐波是产生过冲噪声的主要因素。设计了一种含有可调低通滤波电路的光电探测器对高次谐波进行抑制,调制信号输入频率范围为400 kHz^1.8 MHz,将光电探测器截止频率分别设置为调制频率的1~1.5倍、3~3.5倍和6~8倍对光电探测器性能进行测试。结果表明,所设计的电路达到了消除过冲噪声的目的,最大可抑制16 dB左右的过冲噪声,尤其对2,3次等低倍频的谐波具有良好的抑制效果。     

光电耦合器辐照损伤的噪声检测

分析了光电耦合器辐照噪声特性,提出了光电耦合器辐照噪声的检测方法,搭建了光电耦合器噪声测试电路.实验结果表明,噪声参量比电参量更能灵敏真实地反映光电耦合器的辐照损伤程度.     

基于PIN型光电转换电路的噪声研究

在微弱光信号探测系统中,由光电传感器输出的原始微弱电信号,首先进入的是光电转换电路,因此光电转换电路的信噪比将影响整个测试系统测量结果的准确性,这就非常有必要对电路的噪声进行研究。本文比较详细地分析了以PIN型光电二极管作为光电传感器的光电转换电路的各种噪声,并以此提出了一些有效减小光电转换电路噪声影响的方法。这些方法...     

基于光电二极管的前置放大电路噪声分析

在光电检测电路中信噪比是衡量电路性能的一个重要参数,因此有必要对前置放大电路进行噪声分析。首先给出了光电二极管和运算放大器的等效电路模型,并分析了光电二极管和运算放大器的噪声来源。然后采用分频段的方法计算前置放大电路的噪声,同时引入等效噪声带宽的概念。最后根据叠加原理和噪声理论,推导出了前置放大器的输出噪声计算方法。结果表明:该方法计算的结果与仿真结果相一致,误差较小。该方法的引入,对于元器件的选择和低噪声电路设计具有很好的参考价值。     

硅光电二极管的线性度及信噪比分析

通过分析光电检测时硅光电二极管线性响应及噪声特性,给出了硅光电二极管的线性度及信噪比公式,并结合噪声的电流 电压模型,对光电二极管用于光电检测时影响电路信噪比的因素进行了探讨。     

几类非高斯噪声模型的转换研究

分析了几类非高斯噪声模型的统计特性;在此基础上采用矩估计法给出了它们的模型转换算法.采用无惯性非线性变换器研究了双模噪声环境下确定信号的最大似然检测方法;采用迭代法给出了双模噪声环境下余弦信号参量的最大似然估计方法;在此基础上从信号检测和参量估计性能两个方面验证了模型转换算法的有效性.仿真结果表明,把双峰噪声当作双模噪声是准确的.由此说明双模噪声思想是一种实用的想法.     

利用光电反馈抑制钛宝石激光器低频段的强度噪声

对前置光电负反馈抑制钛宝石激光器强度噪声方法的特性进行了理论分析,表明注入噪声不同时对应的最佳反馈增益不同。利用前置光电负反馈方法,在实验上实现了全固态连续单频可调谐钛宝石激光器低频段的强度噪声抑制,通过调节反馈增益,使激光器的强度噪声抑制程度最大。在分析频率为1.125 MHz处,强度噪声由原来的8.7 dB降低到了1.4 dB,抑制程度达7.3 dB。调节反馈增益和相位延时,可以获得不同分析频率的强度噪声的降低。     

消除CMOS读出电路噪声方法研究

对红外焦平面阵列CMOS读出电路中几种常见的噪声及其抑制技术进行了分析和讨论，重点研究了消除读出电路噪声的新方法——双复位法。该方法克服了以往相关双取样的缺点，没有增加电路功耗和硅集成电路的复杂程度，只要电容参数选择合理，理论上能完全消除KTC噪声，而且对1／f噪声也起到抑制作用。     

介质型EBG结构对同步开关噪声抑制的有限元分析

研究了介质型电磁带隙结构对高速电路中电源/ 地平面间同步开关噪声的抑制作用。该介质型电磁带隙结构在抑制同步开关噪声的同时未破坏高速信号的电流返回路径,使高速信号的信号完整性得以保持。利用电磁场有限元方法将电源/地平面间同步开关噪声抑制的三维问题转化成二维问题进行处理,提高了计算效率。分析了介质型电磁带隙结构的介电常数对噪声抑制带宽的影响,利用了三维全波电磁场仿真软件HFSS对二维数值结 果进行仿真验证,仿真结果与数值计算结果基本吻合,验证了二维数值算法的正确性。     

大周长面积比延伸波长InGaAs红外焦平面噪声

在理论上分析了红外焦平面组件中光敏元、读出电路以及两者耦合的总噪声特性,对大周长面积比(38×500μm2)延伸波长InGaAs组件的噪声与温度、积分时间的关系进行了实验和分析.实验结果指出,在一定条件下组件噪声与积分时间的根号并不成正比.测量了不同温度下的组件暗信号、噪声,得到组件噪声与暗电流的关系,分析表明,该种组件噪声主要来自于1/f噪声及读出电路输入级电流噪声.     

4路长积分时间CCD成像电路的设计与实现

基于CCD47-20和CCD55-30探测器设计了一种4路探测器成像电路。由于积分时间长,该系统可以在弱光条件下实现高灵敏度成像。建立了探测器的驱动电路模型,分析了CCD探测器对驱动的要求,以选择合适的驱动芯片;在分析探测器噪声特性的基础上,通过相关双采样法和合理的滤波器设置抑制了电路噪声。针对4路探测器信号处理电路之间的串扰问题进行了分析和对比,为合理的PCB布局布线提供了参考。该成像电路与商用镜头搭配使用后已成功获取了微光条件下的低噪声外景图像。     

数字电路中毛刺噪声的防治

在进行数字电子产品研制过程中,必然会遇到各种各样的噪声。为了揭示毛刺噪声的根源,通过实验对传输信号中的毛刺噪声波形进行反复比较。采用奇/偶校验器来检测信号传输过程中毛刺噪声是否存在。采用两种主要方法消灭毛刺噪声:(1)应用选通脉冲和"与门"电路来恢复尖峰噪声中的理想脉冲信号。(2)用RC积分电路削弱毛刺噪声。实践中,使用这些措施去抑制数码电子产品的毛刺噪声,都达到了事半功倍的效果。