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APD(雪崩光电二极管)前端放大器设计问题

您好,想请教一下。我现在设计APD前端放大电路,主要用于激光雷达测距探测,该电路要求如下:

                      1.信号上升沿5ns以下,带宽100MHz以上

                 2.高增益、低噪声、高动态范围

    目前我的方案是APD+TIA(跨阻放大器)+VGA(可变增益放大器)。

    从APD探测到最终信号输出幅度在700mv以内,我的问题是:

                  1.由于输出幅度在700mv以内,VGA是否需要采用两级级联放大,还是一级就可以了,TIA和VGA如何选型,是否有参考电路和推荐器件?

                  2.激光雷达需要在室外工作,需要对背景光有较好的抑制作用,而背景光除了采用光学滤光片大部分被滤掉后,还会有很少的光通过APD转变成高斯白噪声,如果是强背景光条件,这种噪声会很大,影响探测。我目前想采用的方法一是根据高斯白噪声的RMS大小反馈控制VGA,当背景光大时,降低增益,反之提高增益,但该方案会影响弱信号探测;二是采用滤波电路将该噪声滤除,根据高斯白噪声的大小反馈动态调整放大器输入端的滤波电路参数,但不知会不会将信号也滤掉,或者影响信号上升沿。如果可以使用滤波器,采用何种滤波器,是否有参考电路和推荐器件,参数如何计算?

                  3.如果通过高斯白噪声的RMS大小反馈控制VGA,该电路如何实现,是否有参考电路和推荐器件?

                 4.由于采用脉冲激光测距对精度要求很高,如果采用比较器设置阈值测信号前沿,由于信号的幅度抖动会带来测量时间的较大误差,目前想采用恒定比值法测量,即比较器的鉴别阈值会随着信号幅值的变化而变化,鉴别阈值与信号幅值的比值保持不变。目前我查的资料该电路是用两个比较器和一个D触发器实现,是否有这种电路的参考电路和推荐器件?或者如果上述高斯白噪声可以通过滤波器滤掉,是否可以采取自动增益控制使信号输出赋值保持不变,保证激光测距的测量精度?是否有这种电路的参考电路和推荐器件?

                 5.APD的偏置电压会随温度变化,是否有合适的温度补偿电路和推荐器件,电路只要能随温度变化输出电平即可?

                  谢谢。

                   

user151383853:

信号上升沿5ns以下,带宽100MHz 应该是偏小了.

输出幅度在700mv以内,VGA是否需要采用两级级联放大,还是一级就可以了, 这还得看你设计的放大倍数呢. 如果考虑 3V/5V 信号电平, 这个增益通常一级放大就能很好地实现.

Brook.zhou:

1、你的APD管偏压多少,能产生700mv这么大的输出?

2、APD温度补偿的话,凌力尔特,ADI都有成熟的方案

3、你这个放大是否需要再TIA后面差分放大还是直接单端信号放大,然后进行调理?

Haiwu Zhang:

回复 user151383853:

带宽是根据0.35/tr计算得出的,不知您是怎么计算带宽的

APD的输出是很小的,TIA的输出在1mv左右,VGA的输出700mv,需要700倍,带宽如上,算下来应该需要VGA两级级联吧

Haiwu Zhang:

回复 Brook.zhou:

1.APD偏压200V,通过TIA+VGA后输出700mv

2.还没想好后端用差分还是单端放大,最终想是单端输出用于时刻鉴别

谢谢解答

wei xu11:

您好!

    你的联系方式是多少?有时间可以讨教一下APD放大电路问题,谢谢!!

Jya Sunny:

回复 wei xu11:

你好,关于APD的使用,你的问题解决了吗?可否一起讨论?

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