d噪声的光电二极管阵列接口电路的设计

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led发光二级管ad设计电路

LED发光二级管AD设计电路引言LED（Light Emitting Diode）发光二级管是一种常见的电子器件，具有低功率消耗、长寿命、抗震动等特点，被广泛应用于照明、指示和显示领域。

在设计LED发光二级管的AD（Analog to Digital）电路时，我们需要将模拟信号转换为数字信号，以便进行数字化处理和控制。

本文将详细介绍LED发光二级管AD设计电路的相关知识，并提供一个满足要求的设计方案。

LED发光二级管基本原理LED发光二级管是一种半导体器件，其工作原理基于PN结。

当正向偏置PN结时，电子从N型区域流向P型区域，空穴从P型区域流向N型区域。

在这个过程中，电子和空穴会重新组合并释放出能量，产生可见光。

为了控制LED的亮度和颜色，我们需要通过调节电流来改变其工作状态。

而AD设计电路则可以将模拟输入信号转换为与输入信号成比例的数字输出信号。

AD转换器概述AD转换器是一种能够将模拟信号转换为数字信号的设备。

它通常由采样、量化和编码三个步骤组成。

1.采样：将连续的模拟信号在一定的时间间隔内进行离散化，得到一系列的采样值。

2.量化：对采样值进行近似处理，将其映射为有限个离散的数值。

3.编码：将量化后的数值转换为二进制形式，以便数字系统进行处理和存储。

常见的AD转换器有逐次逼近型（SAR）AD转换器、积分型（Integrating）AD转换器等。

根据不同应用需求选择合适的AD转换器是设计中重要的一步。

LED发光二级管AD设计电路方案根据LED发光二级管AD设计电路任务名称，我们需要设计一个能够将模拟信号转换为数字信号，并控制LED亮度和颜色的电路。

下面是一个满足要求的设计方案：1. 选择合适的AD转换器根据LED亮度和颜色控制需求，我们可以选择12位或更高精度的SAR AD转换器。

这样可以保证较高的数字输出分辨率，使LED显示效果更加精确。

2. 连接模拟输入信号将模拟输入信号连接到AD转换器的模拟输入端口。

光电二极管阵列电路

光电二极管阵列电路
光电二极管阵列电路是一种常用于电子设备中的电路，其作用是
将光信号转化为电信号。

本文将从以下几个方面介绍光电二极管阵列
电路的相关知识。

一、光电二极管的基本原理
光电二极管是一种能够将光信号转换为电信号的设备，其基本原
理是利用半导体材料的光敏效应来进行光电转换。

当光线照射到光电
二极管上时，其内部的半导体材料会产生电荷，从而产生电流。

二、光电二极管阵列电路的组成
光电二极管阵列电路由多个光电二极管通过各自的输出端与集中
式输出器相连，形成一个并联的电路，一般而言，光电二极管的阵列
电路中需要包含对光信号的放大电路、滤波电路、开关电路等。

三、光电二极管阵列电路的应用领域
光电二极管阵列电路广泛应用于数据通信与图像传输等领域，例
如数码相机、光电测量系统、扫描仪等。

四、光电二极管阵列电路的优点和缺点
光电二极管阵列电路具有响应速度快、精度高、频段宽等优点，
但其阵列性质会导致系统对外界环境抗干扰性能不佳、价格高等缺点。

五、光电二极管阵列电路的发展趋势
随着科技的不断进步，光电二极管阵列电路在未来的发展中将继
续向着小型化、集成化的方向发展，同时在滤波、增强信噪比、提高
灵敏度等方面也将有所创新。

综上所述，光电二极管阵列电路作为一种重要的电路组成元件，
在现代电子设备中发挥着重要的作用。

了解其基本原理和应用领域，
以及其优缺点和发展趋势，有助于我们更好地应用它们。

光电二极管的低噪声电路设计百度

大庆石油学院课程设计课程光电检测技术题目基于光电二极管的低噪声电路设计院系电子科学学院专业班级应用物理学生姓名学生学号06090134028指导教师王立刚2010年 3 月20 日目录第1章概述 (3)第2章光电二极管工作原理及电路设计原理 (5)第3章低噪声光电检测电路设计 (8)第4章安装与调试 (16)第5章结论 (18)第1章概述1.1光电二极管的工作原理的简单概述光电二极管(PD)把光信号转换为电信号的功能，是由半导体PN结的光电效应实现的。

在耗尽层两侧是没有电场的中性区，由于热运动，部分光生电子和空穴通过扩散运动可能进入耗尽层，然后在电场作用下，形成和漂移电流相同方向的扩散电流。

漂移电流分量和扩散电流分量的总和即为光生电流。

当与P层和N层连接的电路开路时，便在两端产生电动势，这种效应称为光电效应。

当连接的电路闭合时，N区过剩的电子通过外部电路流向P区。

同样，P区的空穴流向N区，便形成了光生电流。

当入射光变化时，光生电流随之作线性变化，从而把光信号转换成电信号。

1.2 基于光电二极管的低噪声光电检测电路设计的意义经过光电二极管转换的电信号通常都比较微弱，微弱光电信号检测的光电流一般为nA至μA级，检测微弱光电信号很容易受噪声的干扰。

若待检测的光信号非常微弱，则对电路的线性和信噪比的要求就非常高。

研究结果表明，在光电检测电路中，光电转换器件和前置放大电路的噪声对系统影响比较大。

例如，在靶场测试中，弹丸射击密集度是衡量低伸弹道武器性能的一项重要指标。

到目前为止，国内靶场用于密集度测量已有多种方法，最先进的方法是采用光电靶进行测量。

在设计光电检测电路时，要尽量减少噪声，提高系统的信噪比和检测分辨率。

研究结果表明，在光电检测电路中，光电转换器和前置放大电路的噪声对系统的影响比较大，但对噪声源的分析及设计低噪声光电检测电路的论述并不全面。

本文分析了基于光电二极管光电检测电路中噪声产生的原因、特点，提出了低噪声光电二极管检测电路的设计原则与设计方法。

用于SPR检测的自消噪光电二极管阵列驱动电路

（开大学信息技术科学学院，南天津３０７）００１
摘要：以检测ＳＲ现象为目的，Ｐ设计了一种新型的具有自消噪功能的光电二极管阵列驱动电路。该电路可以精确检测矩形
区域内的光强分布，而确定ＳＲ共振角。电路选用滨松光子学株式会社（ａａｔ）从ＰＨｍｍａｕ生产的￥９３１２Ｑ型光电二极管阵列ｓ３０ — ０４线性图像传感器作为光电转换器件，以改进型电流积分方式进行驱动，并可以根据检测环境的噪声条件自适应消噪。经实验证明，设计的具有自消噪功能的光电二极管驱动电路显著抑制了信号中的噪声分量，使输出信噪比提高ｌＢ以上。０ｄ
ｕｅｓｔｅｐｏｏｌｃｒｃｃｎｅｔｒａｄｄｖｎｂｈｍｐｏｅｕｒｎｎｅｒｔｏｔｏＩｈｓｗａｔｅｃｒｕｔｓｄａｈｈｔｅｅｔｏｖｒｅｎｒｅｙｔｅｉｒｖｄｃｒｅｔｉｔｇａｉｎｍｅｈｄ．ｎｔｉｙ，ｈｉｃｉｉｉｃｎｒｓｒｉｏｓｏｏｅｔｄｐｉｅｙａｃｒｉｇｔｆｅｅｔｅｖｒｎｅｔｌｎｉｅｃｎｉｉｎ．ｅｅｐｒｍｅｔｌｒ — ａｅｔａｎｎｉｅｃｍｐｎｎｓａａｔｖｌｃｏｄｎｏｄｉｒｎｎｉｏｍｎａｏｓｏｄｔｓＴｈｘｅｉｎａｅｆｏｓｌｓｓｏｈｔｔｅｐｏｏｒｖｄｉｎｆｃｎｌｏｓｅｔａｎ，ｈｍｐｏｅｕｔｈｗｎｔａｈｈｔｄｏｅａｒｙｄｔｃｏｉｃｔｅｌｙｃｎｐｏｉｅｓｇｉａｔｎｉｅｒｓｒｉｔｔｕｓｉｒｖｉｙ

雪崩型光电二极管阵列器件的设计与分析

南京理工大学硕士学位论文雪崩型光电二极管阵列器件的设计与分析姓名：张际青申请学位级别：硕士专业：物理电子学指导教师：汪贵华20070601２．４ＡＰＤ的工作模式当加在ＡＰＤ两端的电压高于雪崩击穿电压时（１／ｐＡＰＤＴ＿作在盖革模式），ＡＰＤ将会产生自身持续的电流，雪崩现象不能自然停止，为保ｈ正ＡＰＤ不被损坏，必须采取措施迅速淬灭雪崩，并且在淬灭完成后，还要使ＡＰＤ尽快恢复到等待状态，为探测下一个入射光子做好准备。

正是外控电路保证了ＡＰＤ对后续光子的探测，因此，不仅是ＡＰＤ器件本身的设计而且ＡＰＤ＃ｐ控电路的设计在单光子探测和微光探测系统中都是十分重要的，外控抑制电路必须实现以下几个功能啪１：１）感应雪崩电流的前沿；２）产生与雪崩上升沿同步的标准输出脉冲；３）雪崩到来时降低偏簧电压，使之低于雪崩电压，从而抑制雪崩；４）重建偏置电压到雪崩电压之上，以探测下一个光子。

工作于盖革模式下的雪崩光电二极管简称为ＧＭ—ＡＰＤ，ＧＭ－ＡＰＤ的工作方式一般有三种１２１－２３Ｊ：无源模式、有源模式和门控模式。

２．４．１无源模式当ＡＰＤ两端所加的电压ｕ高于雪崩击穿电压％时，入射光子触发ＡＰＤ发生雪崩，限流电阻Ｒ抑制引起的雪崩电流。

ＡＰＤ无源工作方式【２ｌ】如图２．２２所示。

Ｒｌ的值一般为２００艇Ｉ，当当电流增大，ａ点电位升高，使得ＡＰＤ两端的电压低于其雪崩击穿电压以，ＡＰＤ将会重新充电直到它两端的电压恢复到原来的值，ＡＰＤ的信号ｉＩ｛ｂ点引出。

图２．２２ＡＰＤ无源工作方式在ＡＰＤ重新充电的过程中，ＡＰＤ光予灵敏度降低，这个再次充电的时间（称为死时间）为１到２ｕｓ，这就限制了ＡＰＤ的总体计数率，这个时间不稳定且难于控制，过脉冲调制也是不可避免的一方面，是暗电流的主要来源，这种无源抑制工作方式电路虽然比较简单，但基于以上各点，这种方式在很多情况下并不适用。

２．４．２有源模式无源抑制的实现方式虽然简单，但是它的恢复时间较长，限制了ＡＰＤ探测器的动态范围和总体性能，因此在很多情况下ＡＰＤ探测器工作在有源抑制方式下，如图２．２３所示，这种方式通过外围电路迅速抑制雪崩并将ＡＰＤ恢复到初始状态。

基于光电二极管检测电路的噪声分析与电路设计

基于光电二极管检测电路的噪声分析与电路设计张俊杰（汉口学院机电工程学院,湖北武汉,430000）摘要：光电二极管可以将光信号转化为电信号，它主要是通过半导体PN结的光电效应来实现这一转化步骤的。

通过光电二极管对电路的噪声进行检测具有重要意义，就主要分析光电二极管对电路的噪声检测的价值，同时简单的分析相关的电路设计问题，希望所得结果能够为相关领域提供有价值的参考。

关键词：光电二极管；电路噪声；电路设计Noise analysis and circuit design based on photodiode detectioncircuitZhang Junjie（School of mechanical and electrical engineering, Hankou College HubeiWuhan,430000）Abstract：The photodiode can be light signals are converted to electrical signals.It is mainly through the photovoltaic effect of semiconductor pn junction to achieve the conversion step.Through the photoelectric diode on the circuit noise detection has important significance is an analysis of the value of photoelectric diode on the circuit noise detection,and simply analysis related circuit design problems,I hope the results could provide valuable reference for the related fields.Keywords：photodiode;circuit noise;circuit design1 光电二极管检测电路噪声的分析1.1 光电二极管的工作原理光电二极管通过光信号转换为电信号，其主要通过半导体PN结来实现这一光电效应。

基于单片机的光电二极管阵列驱动电路设计

源上的浪费。本文采用一片单片机８０Ｃ５２就能够完成包
１硬件设计
１．１系统总体设计方案
以单片机为控制芯片的光电二极管阵列驱动电路设计的总体设计如图１所示。
ｓｈｅｓｇｅｎｅｒａｔｉｎｇａｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅａｒｒａｙ ’ Ｓｔｉｍｉｎｇｓｉｇｎａｌ，Ａ／Ｄｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎａｎｄｄａｔａｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｔｈｒｏｕｇｈｏｕｔｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓ，ｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｄｅｔｅｃｔ
扫描的过程，从而提高了响应速度，能够响应０．１～５００
ｋＨｚ的信号，电路灵活性强。其功耗仅有１Ｏｍｗ，适用于做微弱光信号检测。
大、测量速度慢，只能做单波长检测＿ｌ］。光电二极管阵列属于多通道检测器件，因其具有体积小、单片集成信号读出电路、光谱响应宽等特点］，可广泛应用于各类多通道光谱检测系统，目前大多数光电二极管阵列多采用现场可编程逻辑器件控制光电二极管时序电路的产生，会造成资
起，使得￥３９２３ —２５６Ｑ能够在时序电路的控制下完成自
引言

adi光电二极管电路设计向导-

adi光电二极管电路设计向导- 下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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变，无滞后效应，像元相互干扰小，动态范围大，光谱
围很宽，从２０ｎｍ一直到１１０ｎｍ均有响应．每个像素的大小为２５拜ｍＸＺ，Ｓｎ，ｌ单元数有２５６、５１２和１０２４三种．室温时暗电流最大为０．３ｐＡ，最大输
出电荷量约为２５ｐＣ，饱和曝光量为１８０ｍｘ．ｌ．５
本文所采用的光电二极管阵列是日本滨松的５３９０４系列产品．５３９Ｏ４是一种专门为多道光谱探测设计的自扫描光电二极管阵列．它的频谱响应范
一维线性光电二极管阵列是当前光学多通道探测系统中使用最广的探测器．它的光敏二极管单元数从１２８到４０９６，具有体积小，响应时间快，积分时间可
早期的光电二极管阵列是利用分立的光敏二极管依次排列而成，再用引线分别引出正负极．由于引线的限制使这种阵列规模较小，使用很不方便．随着半导体平面工艺和ＭＯＳ工艺的成熟，在１９７６年实现了将光敏二极管阵列与移位寄存器、ＭＯＳ多路开
关等电路集成在同一硅片上，形成自扫描光电二极二二犷生二竺片嚣，．＿井公立二代只丫二代厂 “ 二万井
管阵列（ＳＳｐＤ）．器件的外部引线大为减少，引线数
与阵列所含二极管单元数无关．光电二极管阵列根据像元的排列形状不同，可分为线阵、面阵以及其他特殊形式的特殊列阵等．
，、．，二一。，，二ｌ，二，二１资电．二极侣‘ 阵列原理
‘ 沪 ‘ ，一以目阶产，ｓ￣ａ，
Ｅｏｓ
２接口电路设计
接口电路主要由模拟处理电路、驱动电路两部分构成，下面分别介绍这两个部分．２．１模拟处理电路图３为光电二极管阵列输出信号的模拟处理电路．电路中的Ａ：、Ｃｌ、Ｑ和Ｑｌ构成补偿视频信号的电荷积分放大电路．它承担将补偿光电二极管的存贮电容的电荷转化成电压输出．电路中的Ａ：、ｓ、ＣＱ和ｑ构成光电视频信号的电荷积分放大电路．它将光敏光电二极管的存贮电容的电荷转化成电压输
中图分类号二ＴＰ２７４
文献标识码：Ａ
文章编号：１００５一，４，０（２００７）０６一２０３，４０响应宽和外围电路接口简单等优点．但光电二极管阵列的输出信号中的开关噪声和暗电流噪声较大，严重影响其在高精度测量中的使用．同时后续模拟处理电路的漂移、模数转换也会给测量引人误差［１一２〕．因此本文设计了一种低噪声的光电二极管阵列接口电路．’
ＳＨＥＮｓｈｕａｎｇ，ＴＡＮＧＺｈｅ－ｎａｎ．
（肠ｌａｉ，ｎ汇Ｕ二ｒｓ注ｙｏｔｆＴｅｃｈｏｌｎｏｇ），加１纽ｎＬ她流泣 ” ９１１６０２４，以ｉａ）ｎ
Ａ加ｔｃｔａｒ：ｅｃＢａｕｓｅｔｈｅｄａｒｋｃｕｒｒｅｎｔｏｆｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅａｒｒａｙａｎｄｔｈｅｏｉｎｓｅｏｆａｃｃｅｓｓｏｉｒａｌａｎａｌｏｇｃｉｒｃｕｉｔｃａｎｈｉｇｈｌｙｉｎｆｌｕｅｎｃｅｈｔｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅａｒｒａｙ ’ ｓｏｕｔｐｕｔｓｉｇｎａｌ，ａｌｏ－ｎｗｏｉｓｅｄｉｎｔｅｒａｆｃｅｃｉｒｃｕｉｔｆｏｒｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅａａｙｒａｓｗｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅｏｕｔｐｕｔｓｉｇｎａｌｏｆａｃｔｉｅｐｖｈｏｔｏｄｉｏｄｅａｎｄｄｕｍｍｙｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅａｅｉｒｎｔｅｇａｒｔｅｄａｎｄｄｉｆ－ｆｅｒｅｎｔｉａｌｌｙａｍｐｌｉｆｉｅｄｂｙｔｈｅｄｒｉｖｅｒｃｉｒｃｕｉｔ，ｓｏｉｔｃａｎｄｅｐｒｅｓｓｔｈｅｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅａｎｄｔｈｅｎｏｉｓｅｏｆｔｈｅｄａｒｋｃｕｒｒｅｎｔ．ｏｒＦｔｈｅｉｎｔｅｒａｆｃｅｃｉｒｃｕｉｔｒｅｓＰｅｃｔｉｖｅｌｙｓｍＰａｌｅｓａｎｄｈｏｌｄｓｔｈｅｖｉｄｅｏａｎｄｎｏｉｓｅ，ａｄｉｎｔｃｒｅａｔｅｓａｆｅｗＡ／ＤｃｏｎｖｅｒｔｉｎｇｐｕｌｓｅｗｈｅｎｔｈｅｓｉｇｎａｌｉｓｂｅｉｇｈｎｅｌｄｔｈａｔｃａｎｍａｋｅｔｈｅＡ／Ｄｃｏｎｖｅｒｔｅｒｇａｔｈｅｒｔｈｅｄａｔａａｎｄｄｅｐｒｅｓｓｔｈｅｎｏｉｓｅｅａｓｉｅｒ．Ｔｈｅｔｅｓｔｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔａｌｌｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｓｍｅｎｔｉｏｎｅｄａｂｏｖｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｒｅ－ｄｕｃｅｔｈｅｎｏｉｓｅｏｆｔｈｅＰｈｏｔｏｄｉｏｄｅａｒｒａｙ ’ ｓｏｕｔＰｕｔｓｉｇｎａｌ．Ｋｅｙｗｏ川５：ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅａｒｒａｙ；ｉｎｔｅｒｆａｃｅｃｉｒｃｕｉｔ；ＣＰＬＤ；ｄａｒｋｃｕｒｒｅｎｔ
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图２光电二极管阵列工作时序
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出．采用积分放大可以有助于降低ＭＯＳ开关的瞬
态干扰和增大信号的动态范围．电荷积分放大电路
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图１光电二极管阵列等效电路图
首先器件进行预扫描过程，将感光二极管和补偿二极管并联的电容充电到Ｖ汝】〕．然后各ＭＣ６场效应管均处于截止状态，开始曝光过程．曝光期间当光照射到感光二极管阵列上时，受到光照的感光二极管便产生光电流．与感光二极管并联的电容器在光电流和暗电流的综合作用下进行放电，致使电容的电荷量降低．当照射在感光二极管的光强不等时，进人相同的曝光时间后，各存贮电容的电荷变化量与曝光量（人射光的辐照度乘以曝光时间）成正比，把光强的空间分布变成相应像素的电荷量分布，从而完成了光电转换．曝光结束后，进行信号扫描提取．启动脉冲氛引导扫描开始，移位寄存器在吸和仇时钟的作用下就产生依次延迟一拍的采样扫描信号使Ｍ〔污场效应管按顺序依次闭合，对各个存贮电容进行再充电，由于充电电荷量与曝光期间存贮电容失去的电荷量相等，所以充电电流脉冲即为我们要提取的光电视频信号．当最后一像素被读取后，ＥＣ６输出一低电平脉冲．工作时序如图２所示．光电二极管阵列存在一个缺点，就是视频输出信号中的开关噪声比较大．这是因为各二极管被扫描采样时，采样脉冲的瞬变通过Ｎ叹一冷场效应管的栅漏电容传人视频线上，形成微分状尖脉冲，使光电二极管阵列输出信号的信噪比降低．而补偿二极管由于被遮挡，与其并联的电容器只能在暗电
收稿日期：２００７一０１一０５作者简介：申爽（９７１８一），男，博士生，主要从事分析仪器的研究，ｄｓｌａｎｈｓｈｕａ昭＠１３．６ｏｃ．ｎｌ
万方数据
２０４０
电
子
器
件
第３０卷
图１是５３９０４的等效电路图．由图１可以看出，它主要有四部分构成： ① Ｎ位完全相同的光敏二极管阵列．每个二极管上接有相同的存贮电容，所有二
极管的阳极端连在一起，组成公共端． ② Ｎ位完全
相同的补偿二极管阵列．它的参数和构成同光敏光敏二极管阵列，只是被遮挡，不能感光，它是用来补
流的作用下进行放电，所以它的视频信号输出只与暗电流和开关噪声有关．将它与感光二极管的视频信号进行差动处理，可以有效降低开关噪声和暗电流对输出信号的影响［，ｌ３〕．
二极管阵列接口电路．接口电路将感光二极管阵列和补偿二极管阵列输出的信号经过积分放大处理后再进行差动放大，降低瞬态干扰和暗电流噪声对输出信号的影响．对视频信号和无信号状态分别进行采样和保持，同时触发多次模数转换信号，以利于数据采集和降噪处理．测试结果表明，以上措施有效降低了光电二极管阵列输出信号的噪声．关键词：光电二极管阵列；接口电路；ＣＰＤ；Ｌ暗电流
ｑ几Ｒ
图３模拟处理电路
的输出电压ＶＯ＝ＶｎＸｑ／ｆ，Ｃ其中几为与二极管并接的存贮电容的电容值，ｎ为存贮电容的上的信Ｖ号电压，ｆ为积分电容的电容值．ｃ在这里积分电容为Ｑ和Ｑ，因为光电二极管阵列的存贮电容约为ＩＯｐＦ左右，所以Ｑ和二均取１０ｐＥ电路中的ＡＩ和凡采用高输人阻抗的ＪＦＥＴ输人的运算放大器．Ｉ和ｑ主要负责释放积分电容上的电荷，Ｑ使积分电容能对下一个视频输人进行积分放大．经过积分处理的光电视频信号和补偿视频信号送人后续的差动放大电路．Ｒｌ、Ｒ：、Ｒ３、Ｒ；和戊构成差动放大电