文档介绍：广东海洋大学学生实验报告书(学生用表) 实验名称课程名称课程号学院(系)专业班级学生姓名学号实验地点实验日期微弱光实验一、实验目的 1、了解不同探测器对微弱光探测处理的原理及方法 2、了解低噪声放大器的内部原理及应用原则二、实验内容 1、普通光电二极管测量微弱光原理实验 2、雪崩光电二极管测量微弱光原理实验 3、光电倍增管测量微弱光原理实验 4、低噪声放大器应用实验三、实验仪器 1、微弱光测试实验仪 1台 2、光源组件 1套 3、光电二极管组件 1套 4、APD 光电二极管组件 1套 5、光电倍增管组件 1套 6、衰减片组件系统 1套 7、连接线若干 8、电源线 1根四、注意事项 1、连接电路时,保证电路未通电。 2、光源极性不要接反。 3、不要用强光持续照射光电倍增管,特别是在高压下,否则容易使倍增管老化。五、实验操作成绩指导教师日期第页,共页 GDOU-B-11-112 广东海洋大学学生实验报告书(学生用表) 实验名称课程名称课程号学院(系)专业班级学生姓名学号实验地点实验日期 1、低噪声放大器应用实验一个光电探测系统是由光学变换、光电探测器和后续电路处理系统组成,一般光电探测器需连结多级放大器,我们称第一级放大器为前置放大器,对于一个由n 个放大器级连成的放大系统,其噪声特性可由弗里斯( Friis )公式表达: 1 1 2 1 2 1 321 1 1 1 nn P P P P P P F F F NF F k k k k k k ?? ??? ? ??? ???() 式中 NF 为系统的总噪声系数; 1F 为第一级放大器的噪声系数; nF 为第 n级放大器的噪声系数; 1Pk 为第一级功率增益, nPk 为第 n级功率增益。由上式可以看出,多级放大器噪声系数的大小,主要取决于第一级放大器的噪声系数。为了使多级放大器的噪声系数减小应尽量减小第一级的噪声系数,同时提高第一级的功率增益 1Pk ,这是指导我们设计低噪声放大器的一个重要原则。此外,还需考虑放大器的频率特性,动态范围,信号源阻抗等要求。所以具体电路因系统不同而异。从低噪声要求出发应考虑如下几点: 1)选择内部噪声低,信号源电阻合适的管子前置放大器可由晶体管、结型场效应管、绝缘栅场效应管和集成电路组成。晶体管适合于信号源电阻在几十欧姆至一兆欧姆范围内;结型场效应管适合于较高的源电阻;绝缘栅场效应管可工作于更高的信号源电阻情况,但因其 1/f 噪声较大,所以用得较少,只有在高阻状态才用。 2)应选择优质电阻、电容低噪声放大器除了放大管自身噪声低以外,还需要电阻、电容的噪声也很低,因电阻自身都存在固有的热噪声,热噪声电压的均方值为 24 n k V TR f ? ?(. 2) 式中, k 为玻耳兹曼常数( ×10-23/J/K );R 为电阻阻值; T 为电阻的绝对温度;f?为测量系统的通频带宽度。除此以外,电阻还产生与电阻品质有关的电流噪声(也称过剩噪声)。电流噪声的均方电压为?? 2 2 2dc nf Ki R V f f f ? ?(. 3) 成绩指导教师日期第页,共页 GDOU-B-11-112 广东海洋大学学生实验报告书(学生用表) 实验名称课程名称课程号学院(系)专业班级学生姓名学号实验地点实验日期式中,K 是与材料工艺有关的常数 dci 是流过电阻的直流电流,f 是频率;R 是电阻阻值。这种噪声有与频率成反比、与所加直流电流 dci 的平方成正比的特性。这种噪声的大小与生产过程有密切关系。通常合成碳质电阻噪声最大;金属膜电阻噪声比较小;精密金属膜电阻噪声更小;线绕电阻噪声最小(但体积较大)。所以,最常用的是金属膜电阻。 3)有良好的电磁屏蔽措施因为前置放大器输入信号很弱,外界干扰相对来说显得很强,它们可通过分布电容或磁场耦合把干扰引入放大器,所以,用金属壳把放大器包围起来,并使金属壳接地就能很好地屏蔽外界电场干扰。屏蔽壳除了屏蔽外界电场干扰外,同时也屏蔽外界磁场干扰。此外,放大器的信号输入线应尽可能短且采用屏蔽线。采用晶体管或结型场效应管组成的低噪声集成运算放大器其体积小、使用方便,在噪声要求不很高的情况下,用它组装的前置放大器是方便易得的。本实验就采用低噪声集成运算放大器组装前置放大器进行实验。从课程学****中已经知道:放大器的噪声模型是由无噪声的理想放大器输入端等效噪声电压源 nE 和等效噪声电流源 nI 值。而信号源是由信号源电阻 sR 、信号电压 sV 和噪声均方根电压 2nV 组成。一般低噪声集成运算放大器都给出 nE 和 nI 值。由此可得