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如上两个图所示,第一图为原理图,其中PD和J CAP等效于光电二极管,光电流为脉冲型,通过运放OPA847进行电流转电压,输出为第二图所示,但是整个输出信号被抬高了,无脉冲的时候电压值也在250mV左右,相当于给输出加了个直流基底,这样的话会对下一级的放大以及AD转换产生比较大的影响。请问这是由于什么引起的,该如何把信号降低到零电平附近? 谢谢!
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3 个讨论
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首先确认PD中是否含有基底直流成份,有的话,检查修改PD模型的属性,进行清除。零点偏离是无法根除的,但可以减小。 如果光电流仅为脉冲型,则可以采取交流放大,即在输入端加个隔直流电容,大小1nF左右。隔直后输出偏移会显著减小。即便如此,输出零点仍会稍有偏移。这主要由于运放的输入电流、失调电流、失调电压等不可避免的因素造成的。同相端对地应串接一个9.1K电阻来减少不平衡。 在原电路图的仿真中,经试验,可以在同相输入端串接个电阻(下图中的R8)来调整直流偏离,当此电阻是4.991欧姆时,仿真的输出直流偏离<1mV。对于真实的IC,由于电路放大倍数太高,与失调等和直流基底有关的参数的离散性,以及信号源内阻变化的影响,温度漂移等等因素,直流偏离或正或负、或大或小,这个电阻值是很难准确选取的。下图
如果一定要直流放大,对于固定的直流份量,可以在运放的输入端加个调零电路。如图所示为手动调零:
总结: 实际应用一般做成自动零点跟踪,即增加一个有一定电压增益、有低通及延迟响应的直流负反馈电路,来稳定输出的零点。 如果电路对脉冲信号的放大倍数足够高,能使输出信号幅度明显区别于基底直流电平,则实际能够将基底“噪声”通过阈值电路滤除。 |
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在原I-V电路中,存在着很高的直流放大增益(几乎是运放的开环增益),这对于零点的稳定是千分不利的。由于仿真所用的元器件参数是静态的,你也许在电路仿真中通过外部加偏压调零取得了成功,但对于实际的元器件和实际的工作环境,这种简单补偿办法可能是行不通的。
对于10ns和1ms来讲,这应该很容易用电容来隔掉直流的,况且1ms应该是无信号区(请注意我的仿真图中,信号采用了20ns脉冲和1ms间隔)。隔直后,电路几乎没有了直流增益,能保证零点的稳定,外部调零也更加容易实现。隔直后,对于10ns的动态信号来讲,仍然属于跨阻放大。 至于第二级的结构和接法,应该很容易实现了。这主要看对第二级输出信号的要求。可能一个简单的低通电压放大器就能满足,如果不需要直流分量,那么可以用带通放大器。对于前后级的匹配,我仍然倾向于隔直,也即带通。在精度方面如果有较高要求,应进行输入阻抗的匹配。 |
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