專利名稱：一種高共模抑制比(cmrr)的光電差分探測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光電差分探測(cè)裝置，尤其是涉及一種具有高共模抑制比的光電差分探測(cè)裝置及實(shí)現(xiàn)方法，其特點(diǎn)是利用差分微調(diào)電路補(bǔ)償光電二極管的差異來提高光電差分對(duì)管的共模抑制比。在高精度低噪聲激光測(cè)量中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
背景技術(shù)：
隨著激光實(shí)驗(yàn)的發(fā)展，激光器的功率漂移、散彈噪聲和寄生調(diào)制等因素對(duì)激光實(shí)驗(yàn)的測(cè)量的影響越顯突出，低噪聲高分辨率的光電探測(cè)也越顯重要，尤其是低頻率調(diào)制的激光測(cè)量實(shí)驗(yàn)受此影響較大。光電差分探測(cè)能夠運(yùn)用電路手段抑制激光的噪聲影響，大大提高光電探測(cè)的信噪比。
光電差分探測(cè)器通過對(duì)兩束激光，一束為待測(cè)激光，另一束為參考激光，進(jìn)行差分運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)共模噪聲抵消，差模噪聲將放大，從而提高測(cè)量的信噪比。兩束激光的偏置和共模噪聲將會(huì)被抑制，差異將被放大，由此可知，光電差分探測(cè)器對(duì)兩束激光的共模抑制能力將決定噪聲的消除效果。目前現(xiàn)有的技術(shù)由于技術(shù)單一，無法減小或者消除光電二極管的響應(yīng)差異和放大電路差異，使得共模抑制比局限于40db。本發(fā)明將對(duì)光電二極管的差異進(jìn)行分析，運(yùn)用差分微調(diào)電路對(duì)上述差異進(jìn)行有效補(bǔ)償，大大提高差分光電探測(cè)器的共模抑制比。

發(fā)明內(nèi)容
光電二極管的等效電路如附

圖1，由二極管D1、并聯(lián)電阻R2、并聯(lián)電容C3和串聯(lián)電阻Rs4組成。二極管Dl等效光電二極管的PN結(jié)，可表示其光譜響應(yīng)；并聯(lián)電阻R2等效光電二極管開路電阻，可表示其暗電流；并聯(lián)電容C3等效光電二極管的PN結(jié)電容，可表示其交流特性；串聯(lián)電阻Rs4等效光電二極管封裝中的連線、管腳以及各種連接電阻，可表示其輸出內(nèi)阻。光電差分探測(cè)器運(yùn)用兩個(gè)光電二極管，其中一個(gè)用于探測(cè)待測(cè)光信號(hào)，另一個(gè)用于探測(cè)參考光信號(hào)，所以理論上應(yīng)選擇兩個(gè)完全一樣的光電二極管進(jìn)行探測(cè)才能實(shí)現(xiàn)高共模抑制比，但是完全一樣的光電二極管現(xiàn)實(shí)世界上不存在。影響光電二極管的差異主要有四個(gè)因素光電二極管的光譜響應(yīng)S差異、光電二極管的等效串聯(lián)電阻Rs差異、光電二極管的等效并聯(lián)電容C差異以及光電二極管等效并聯(lián)電阻R差異。上述差異對(duì)光電差分對(duì)管的共模抑制比的影響分別如下a)光譜響應(yīng)S差異將直接影響光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的比例，此差異AS將直接影響光電流的差異Λ X I，兩者呈線性關(guān)系，對(duì)光電二極管共模抑制比的影響為CMRR = 20 X Iog10^- = 20 X Iog10 --b)光電二極管等效串聯(lián)電阻Rs差異將直接影響光電二極管的輸出相位特性，此差異ARl將直接影響光電流的相位差異
權(quán)利要求
1.一種高共模抑制比光電差分探測(cè)器，其特征是包括光電二極管、差分微調(diào)電路和跨阻放大電路，兩個(gè)光電二極管串接組成差分電路，通過調(diào)節(jié)差分微調(diào)電路可以使得兩個(gè)光電二極管的光電流響應(yīng)速度高度相近或者相等，跨阻放大電路對(duì)差分光電流進(jìn)行I-V放大，得到差分電壓信號(hào)。
2.權(quán)利要求書I中所述的高共模抑制比的光電差分探測(cè)器，其特征是差分微調(diào)電路由可調(diào)電阻和兩個(gè)等值的固定電阻組成，可調(diào)電阻的阻值為10倍的固定電阻阻值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高共模抑制比(CMRR)的光電差分探測(cè)器。該裝置包括兩個(gè)光電二極管D21和D22、差分微調(diào)電路28以及跨阻放大電路29，兩個(gè)光電二極管D21和D22串接，組成差分電路，對(duì)兩路光信號(hào)進(jìn)行差分運(yùn)算得到差分光電流，通過調(diào)節(jié)差分微調(diào)電路28可以使得兩個(gè)光電二極管D21和D22的光電流響應(yīng)速度高度相近或者相等，跨阻放大電路29對(duì)差分光電流進(jìn)行I-V放大等到差分電壓信號(hào)。本發(fā)明巧妙的運(yùn)用了一種差分電阻微調(diào)電路28調(diào)節(jié)兩個(gè)光電二極管D21和D22的差異，讓探測(cè)器具有高CMRR、高信噪比(SNR)以及低成本等優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛用于高精度激光光譜測(cè)量、高精度半導(dǎo)體磁光克爾轉(zhuǎn)角測(cè)量、高精度半導(dǎo)體法拉第轉(zhuǎn)角測(cè)量試等試驗(yàn)中。
文檔編號(hào)G01J1/44GK102914366SQ20121038744
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月12日
發(fā)明者王自鑫, 賴天樹, 李佳明, 楊利燦 申請(qǐng)人:中山大學(xué)