（2）提供較大的放大倍數(shù)；

　?。?）引入較小的噪聲；

　?。?）提供合適的傳輸函數(shù)。

　　設計光接收前置放大器需要注意以下幾點：①較小的等效輸入噪聲電流，提高靈敏度；②足夠的帶寬使其與信號 速率相適應；③足夠大的增益，以克服后續(xù)電路噪聲的影響。這三個要求是相互矛盾和相互影響的，例如帶寬的 增加將導致噪聲的增加和增益的下降。因此應該合理設計前置放大器以滿足實際需要。

　　就前置放大器組態(tài)來說，可分為低阻、高阻及跨阻三種。低阻抗前置放大器是一種最基本的放大器電路，具有如 圖3所示相對簡單的拓撲結(jié)構(gòu)。

圖3 低阻前置放大器

　　這種結(jié)構(gòu)中，探測器產(chǎn)生的光生電流流過偏置電阻Rb后產(chǎn)生信號電壓，然后對該電壓進行放大。如果放大器噪聲 相對較低，偏置電阻fib將是產(chǎn)生前置放大器噪聲的主要因素。隨著電阻凡值的增大，噪聲電流減小，但是頻率響 應變差。該前置放大器帶寬受級放大器的等效輸入電阻Ri和等效輸入電容G的限制，即

　　從式（5－1）可見，放大器帶寬與時間常數(shù)RiCi成反比。如果Ci不變，而通過減小風來提高帶寬，根據(jù)分析可知 會增大噪聲，從而使信噪比SNR下降。為獲得大的帶寬，Rb通常取值較?。?0Ω或15Ω）。一般選用50Ω的低電阻 接在前置放大器的輸入端，這種類型較適合于探測器和前置放大器混合集成的光接收器。在這種情況下，傳輸線 被用于連接兩個器件，50Ω的電阻能夠與傳輸線較好的匹配，從而可以減少放大器輸入端的反射。但是，的 增益只從傳輸線至放大器之間獲得，而不從探測器至傳輸線之間獲得，系統(tǒng)增益遠遠低于高阻放大器，噪聲性能 也不理想。

　　這種低阻前置放大器的特點是簡單，不需要或只需要很少的均衡，動態(tài)范圍較大。缺點是噪聲大，靈敏度低。

　　與低阻前置放大器相反，高阻前置放大器具有高的靈敏度，它的輸入阻抗非常高（1～10 MΩ），熱噪聲非常小 。這類前置放大器較早用于低比特率的光接收系統(tǒng)。它是建立在獲得增益的理論基礎上的，作為一個高電阻 的受控電流源，需要和一個高負載電阻相匹配以獲得的增益，其電路拓撲如圖4所示。

圖4 高阻前置放大器

　　高阻抗前置放大器由于其輸入阻抗較大，一般不考慮它的輸入阻抗對其噪聲特性的影響，所以可提供較低的噪 聲，有著的探測靈敏度。但是，由于高阻放大器輸入阻抗高，輸入電路的時間常數(shù)較大，其頻率響應也就受 到了限制，因此帶寬較窄。由于時間常數(shù)較大，高阻放大器將對探測信號積分，高阻放大器可以看做是一個積分 型前端電路。當信號速率提高時，信號脈沖會產(chǎn)生嚴重的失真。為使輸出的波形有利于定時判決，我們需要采取 頻率補償技術。人們通常采用均衡網(wǎng)絡，將放大器的極點與均衡網(wǎng)絡的零點相匹配，對頻響特性進行補償，使接 收器的帶寬擴展至所需的值，這就增加了接收器設計的復雜度。而且放大器的極點可能隨著系統(tǒng)工作時間而改變 ，如果不采取零極點的補償方案，任何零極點的不匹配都會引起接收器靈敏度的下降。高阻放大器的另一個主要 缺點是由于其高的輸入阻抗使其動態(tài)范圍受到了限制。由于它對較長的連0、連1的積分效應、基線偏離效應十分 明顯，只有采用較好的線性編碼才可以解決這一問題。

　　通過以上分析可知，雖然高阻抗前置放大器設計成能夠得到噪聲最小的放大器，但是它存在著兩個局限性：① 高的輸入阻抗減小了放大器帶寬。在寬帶應用時，必須進行均衡；②動態(tài)范圍有限。為了解決這一矛盾，可以采 用并聯(lián)高阻抗負反饋放大器，即跨阻放大器，其電路拓撲如圖5所示。

圖5 跨阻抗前置放大器

　　這種放大器實際上就是一種通過反饋電阻Rf給放大器輸入端提供負反饋的高增益、高阻抗放大器。這種設計方法既有低噪聲又有大帶寬、寬動態(tài)范圍、放大倍數(shù)穩(wěn)定等優(yōu)點。

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