光电探测器电路用于对光电转换器件输出的微弱电压或电流信号进行放大、处理和整形输出。对于不同探测用途而采用的光电转换器件不同，与之配合使用的光电探测器电路性能也因此而不同。如果用来进行光电转换，则重点考虑的是器件的光电转换效能和匹配方式。这里介绍一种用雪崩光电二极管(APD)与光电探测器电路匹配使用的最佳方法。针对如何提高光电信号前置放大器信噪比这一关键问题，进行了分析和实践。在设计电路过程中，除了电路结构的考虑外，对工艺的考虑也是必须的。由于电路结构设计、工艺设计考虑周全，设计的光电探测器电路信噪比高。这里还介绍通过用自制的噪声发生器对光电探测器电路进行定量的分析，测算出探测器的增益和信噪比。该研究是设计满足各种光电信号转换电路的一个重要步骤。
1 器件的选择
1．1 提高APD的光电转换效能
雪崩光电二极管(Aualanche Photo Diode，APD)的光电转换效能主要是对信号有倍增作用，它比一般光电二极管的功率电平所产生的响应高几十或几百倍。倍增与偏压有关，反偏压越大，倍增G也越大，如图1所示。一旦电压达到某个值，APD会被击穿，此电压就是雪崩电压VB。设置APD的工作点一般略小于VB，如图2所示。
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未调制时，由平均光通量P0所产生的散粒噪声引起的电流波动Ic可表示为：
对噪声源模型的特征和噪声进行分析。当信号光强度取最大振幅值Pmax时，电流值Jsmax为： |
一般用作高灵敏度电子探测设备的光电探测器前置放大电路，噪声系数要求很严格。因为在放大微弱信号的场合，放大器自身对噪声的放大和受噪声信号的干扰可能很严重，光电探测器所接收到的信号一般都非常微弱，而且光探测器输出的信号往往被深埋在噪声之中，因此，要对这样的微弱信号进行处理，一般都要先进行预处理，将大部分噪声滤除掉，并将微弱信号放大到后续处理器所要求的电压幅度。因此，希望减小噪声以提高输出的信噪比。由放大器所引起的信噪比恶化程度通常有几种噪声系数的影响。
考虑Johnson噪声折合成起伏电流为：
以及结型场效应管噪声主要导电沟道的电阻所产生的沟道热噪声：
还有几种栅极感应噪声、栅极散粒噪声、1／f噪声。由于高频等因素，在一般情况下可以忽略不计。
由此，得到了图4相应的简化噪声等效电路，如图5所示。同样可以将式(2)写成电流表示形式：
由图5可知：
由于实际电路中1／R2≤ω2(Co+Ci)2，所以1／R2可以不计。将|Y|2=ω2(Co+Ci)2代入式(3)，并将式(2)代入式(3)，得：
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2 光电探测器电路设计 推荐厂商
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