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摘 要： 目前，光学领域研究工作不断细化，微弱光作为重点研究内容，微弱光电信号检测模式与时俱进的创新。现如今，微弱光电信号应用范围较广，为优化光电信号检测性能，针对检测电路合理设计、良好优化是极为必要的。本文在理论及原理介绍的基础上，重点分析微弱光电信号检测电路优化设计工作。
關键词： 微弱光电信号；电路优化；电路设计
前言：近年来，科学技术不断发展，微弱光检测技术水平逐渐提高，针对微弱光电信号检测电路工作原理大致掌握，并合理调整设计方案，能够提高微弱光电信号稳定性。希望本文探究能为相关研究人员提供借鉴，以此拓展设计人员思路，将电路设计工作具体落实。
1微弱光电信号检测基本介绍
1.1检测必要性
我国科研事业、军事行业发展步伐逐渐加快，这类行业发展的过程中存在这样的现实问题，即现有探测设备不能全面、顺利接收微弱光电信号，即使收集微弱光电信号，最终消失于噪声中，简言之，微弱光电信号影响因素较多，已有光电检测设备控制效率较低。为了高效收集微弱光电信号，设计人员务必全面掌握微弱光电信号影响因素，同时，做好电路合理化设计工作[1]。
1.2组成及原理
微弱光电信号检测电路由三部分组成，第一部分即信号放大部件，第二部分即光电转换部件，第三部分即滤波结构。电路工作原理即光信号转变为电信号，电路工作程序为：微弱光信号通过光电二极管，之后在光电流的作用下流经前置放大模块，接下来在电压信号处理下，流经放大电路以及滤波电路，最后形成电压信号，需要说明的是，滤波电路负责噪声消除的重要任务，进而电压信号较稳定。
2微弱光电信号检测电路优化设计分析
设计工作开展之前，大致掌握微弱光电信号检测电路特点，基于此，优选适合的二极管，其中，型PIN二极管具有良好的气密性，并且性能较优、光谱快速响应。其探测结构模式细分为光导模式和光伏模式两种，两种模式特点各异，前者具有噪声大、快速响应、非线性良好等特点；后者具有噪声小、数值测量准确性较高等特点。上述内容大致掌握后，接下来针对微弱光电信号检测电路优化设计工作细致分析。
2.1改进光电转换电路
光电转换电路未改动之前，借助集成部件结构完成电路组装，以具体电路为例，电路运作原理简单，但电压信号具有噪声大、使用呆板等问题。应用独立部件完成转换电路组装，能够满足小噪音、小测量误差等运作要求。又如，电路设计不仅具有低噪音优势，而且支持偏置电流以及电压的输入，在适当位置安装滑动变阻器，能够起到电路调节的积极作用。
2.2优化对数变换电路
微弱光电信号采集的过程中，既要保证信号采集的准确性和全面性，又要保证信号质量，同时，电路电压范围在0～5V之间，确保电压与光功率呈正比例相关。针对线性电路处理的过程中，巧妙应用对数变换电路，以免线路扩大出现强光照、光测量范围受限等现象，这不仅能够提高信号检测效率，而且还能全面发挥检测设备应用价值。对数变换电路优化时，应对信号适当压缩处理，在全面控制输出信号的前提下，合理调整输入信号变化范围。例如，电路模式具有低噪音特点，将其用于微弱光电信号检测，不仅能够优化反偏置状态，而且还能提高数值检测的准确性，这对光电信号灵活性调整有重要意义。
2.3优化设计PCB板
为了确保电路稳定、可靠运行，针对PCB板合理设计、不断优化，在此期间，确保元件布置的合理性和均匀性，并坚持短距离的线路布置。需要注意的是，信号线与电源线保持一定距离；电路完全处于屏蔽状态，这是PCB板合理设计的基本需要。此外，针对运算放大器四周铜皮及时清理，这对电路性能优化、噪声降低有重要意义。
2.4电路性能分析
上述微弱光电检测电路性能分析工作不够深入，为全面了解电路性能，针对电路仿真分析，仿真分析的过程中，应用特定软件——完成仿真分析任务，具体分析过程：首先，针对各器件进行模型建立。然后，利用微变等效电路进行模型模拟。最后，在软件库中获取各器件模型，据此建立仿真原理图。
2.4.1前置放大电路仿真
在直流偏执点分析的基础上，总结影响电路特性的元器件。反馈电阻值合理选定，同时，优选性能较优的电器，最佳阻值为M；电路带宽受电容影响较大，为优选适合的电容值，参照相关软件参数完成数值选取任务，最佳电容值为pF。确定反馈电阻以及电容值后，电路带宽自然确定，最终获得截止频率。
2.4.2对数变换电路仿真验证
参照电流直流扫描图，获取电路输出电压以及对数电路变换电压，之后针对压缩信号处理，使其达到要求的压缩信号功能，在这一过程中，控制电路电压值，使其不超过5V。
2.4.3电路噪声仿真及实测
电路噪声组成部分包括四方面，第一方面即电压噪声，第二方面即电阻热噪声，第三方面即二极管暗电流引入噪声，第四方面即运放电流噪声。各类噪声均由计算获得，噪声获取后，应用相关软件分析其噪声特性，噪声原理分析指的是，器件带入噪声等效处理成激励源带入噪声，之后仿真分析噪声大小，并绘制噪声频谱曲线。总结分析可知，保证信号宽度不变，要想减少噪声，务必降低电路宽度[2]。
微弱光电信号检测电路实测时，通过观察输出电压示波器截图获得信号输出稳定情况以及平直情况，同时，掌握输出电压噪声。实测结果显示可知，电路输出信号为2.3V，输出噪声在4MV之内，进而得知，这一电路信噪比较高。
结论：综上所述，微弱光电信号检测电路合理优化，能在提高光电信号检测质量的前提下，减小数值计算误差，同时，还能全面收集光电信号，发挥光电检测仪器时效性。微弱光电信号检测工作顺利推进，无论是科研单位，还是军事领域，均能全面获取光电检测信息，这对光电信号检测设备成功研制有促进作用，能够大大提高光电信号检测设备利用率。
参考文献
[1]邓敏.微弱光电信号检测电路优化设计[J].电子技术与软件工程，2018（08）：103.
[2]郭涛，王超，魏明明.微弱光电信号检测电路设计及性能分析[J].电子器件，2016，39（04）：913-917.
關键词： 微弱光电信号；电路优化；电路设计
前言：近年来，科学技术不断发展，微弱光检测技术水平逐渐提高，针对微弱光电信号检测电路工作原理大致掌握，并合理调整设计方案，能够提高微弱光电信号稳定性。希望本文探究能为相关研究人员提供借鉴，以此拓展设计人员思路，将电路设计工作具体落实。
1微弱光电信号检测基本介绍
1.1检测必要性
我国科研事业、军事行业发展步伐逐渐加快，这类行业发展的过程中存在这样的现实问题，即现有探测设备不能全面、顺利接收微弱光电信号，即使收集微弱光电信号，最终消失于噪声中，简言之，微弱光电信号影响因素较多，已有光电检测设备控制效率较低。为了高效收集微弱光电信号，设计人员务必全面掌握微弱光电信号影响因素，同时，做好电路合理化设计工作[1]。
1.2组成及原理
微弱光电信号检测电路由三部分组成，第一部分即信号放大部件，第二部分即光电转换部件，第三部分即滤波结构。电路工作原理即光信号转变为电信号，电路工作程序为：微弱光信号通过光电二极管，之后在光电流的作用下流经前置放大模块，接下来在电压信号处理下，流经放大电路以及滤波电路，最后形成电压信号，需要说明的是，滤波电路负责噪声消除的重要任务，进而电压信号较稳定。
2微弱光电信号检测电路优化设计分析
设计工作开展之前，大致掌握微弱光电信号检测电路特点，基于此，优选适合的二极管，其中，型PIN二极管具有良好的气密性，并且性能较优、光谱快速响应。其探测结构模式细分为光导模式和光伏模式两种，两种模式特点各异，前者具有噪声大、快速响应、非线性良好等特点；后者具有噪声小、数值测量准确性较高等特点。上述内容大致掌握后，接下来针对微弱光电信号检测电路优化设计工作细致分析。
2.1改进光电转换电路
光电转换电路未改动之前，借助集成部件结构完成电路组装，以具体电路为例，电路运作原理简单，但电压信号具有噪声大、使用呆板等问题。应用独立部件完成转换电路组装，能够满足小噪音、小测量误差等运作要求。又如，电路设计不仅具有低噪音优势，而且支持偏置电流以及电压的输入，在适当位置安装滑动变阻器，能够起到电路调节的积极作用。
2.2优化对数变换电路
微弱光电信号采集的过程中，既要保证信号采集的准确性和全面性，又要保证信号质量，同时，电路电压范围在0～5V之间，确保电压与光功率呈正比例相关。针对线性电路处理的过程中，巧妙应用对数变换电路，以免线路扩大出现强光照、光测量范围受限等现象，这不仅能够提高信号检测效率，而且还能全面发挥检测设备应用价值。对数变换电路优化时，应对信号适当压缩处理，在全面控制输出信号的前提下，合理调整输入信号变化范围。例如，电路模式具有低噪音特点，将其用于微弱光电信号检测，不仅能够优化反偏置状态，而且还能提高数值检测的准确性，这对光电信号灵活性调整有重要意义。
2.3优化设计PCB板
为了确保电路稳定、可靠运行，针对PCB板合理设计、不断优化，在此期间，确保元件布置的合理性和均匀性，并坚持短距离的线路布置。需要注意的是，信号线与电源线保持一定距离；电路完全处于屏蔽状态，这是PCB板合理设计的基本需要。此外，针对运算放大器四周铜皮及时清理，这对电路性能优化、噪声降低有重要意义。
2.4电路性能分析
上述微弱光电检测电路性能分析工作不够深入，为全面了解电路性能，针对电路仿真分析，仿真分析的过程中，应用特定软件——完成仿真分析任务，具体分析过程：首先，针对各器件进行模型建立。然后，利用微变等效电路进行模型模拟。最后，在软件库中获取各器件模型，据此建立仿真原理图。
2.4.1前置放大电路仿真
在直流偏执点分析的基础上，总结影响电路特性的元器件。反馈电阻值合理选定，同时，优选性能较优的电器，最佳阻值为M；电路带宽受电容影响较大，为优选适合的电容值，参照相关软件参数完成数值选取任务，最佳电容值为pF。确定反馈电阻以及电容值后，电路带宽自然确定，最终获得截止频率。
2.4.2对数变换电路仿真验证
参照电流直流扫描图，获取电路输出电压以及对数电路变换电压，之后针对压缩信号处理，使其达到要求的压缩信号功能，在这一过程中，控制电路电压值，使其不超过5V。
2.4.3电路噪声仿真及实测
电路噪声组成部分包括四方面，第一方面即电压噪声，第二方面即电阻热噪声，第三方面即二极管暗电流引入噪声，第四方面即运放电流噪声。各类噪声均由计算获得，噪声获取后，应用相关软件分析其噪声特性，噪声原理分析指的是，器件带入噪声等效处理成激励源带入噪声，之后仿真分析噪声大小，并绘制噪声频谱曲线。总结分析可知，保证信号宽度不变，要想减少噪声，务必降低电路宽度[2]。
微弱光电信号检测电路实测时，通过观察输出电压示波器截图获得信号输出稳定情况以及平直情况，同时，掌握输出电压噪声。实测结果显示可知，电路输出信号为2.3V，输出噪声在4MV之内，进而得知，这一电路信噪比较高。
结论：综上所述，微弱光电信号检测电路合理优化，能在提高光电信号检测质量的前提下，减小数值计算误差，同时，还能全面收集光电信号，发挥光电检测仪器时效性。微弱光电信号检测工作顺利推进，无论是科研单位，还是军事领域，均能全面获取光电检测信息，这对光电信号检测设备成功研制有促进作用，能够大大提高光电信号检测设备利用率。
参考文献
[1]邓敏.微弱光电信号检测电路优化设计[J].电子技术与软件工程，2018（08）：103.
[2]郭涛，王超，魏明明.微弱光电信号检测电路设计及性能分析[J].电子器件，2016，39（04）：913-917.