設(shè)計中選用重慶某公司的光電探測器，其主要的性能指標(biāo)如表1所示。

表1INGAAS－PIN光電探測器主要性能參數(shù)

3．2、電流電壓變換

光電探測器將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘?，設(shè)計前端使用一個I／V變換電路采集電流信號，并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓信號，一個電流－電壓轉(zhuǎn)換器（I／V轉(zhuǎn)換器）也稱為跨阻放大器［7］（TRANSRｅSISTANｃｅAMPｌIｆIｅR），它接受一個輸入電流I，并形成為V＝AI的輸出電壓，這里A是電路增益，以V／A計。參照圖3，假設(shè)運(yùn)算放大器是理想的。在虛地節(jié)點將電流相加給出－IS＋（V－0）／R＝0，即：

V＝RIS（2）

R是電路增益，增益的幅度稱為該轉(zhuǎn)換器的靈敏度。

圖3 ?I／V轉(zhuǎn)換電路

圖3中光電二極管工作在零偏置電壓狀態(tài)，這種狀態(tài)稱為光電模式，其他可以工作在加反向偏置電壓的光電導(dǎo)模式，光電導(dǎo)模式能提供較高的速度，從而更適合高速光脈沖和高頻光速調(diào)制中的應(yīng)用。光電模式則可提供較低的噪聲，更低的暗電流，適合于測量和儀器儀表方面的應(yīng)用。

3．3、程控放大

考慮到采集的光功率信號范圍比較大（NW～MW），當(dāng)放大器增益固定時，會出現(xiàn)小信號無法得到有效放大而降低A／D的有效精度，同時由于光電探測器在同一波長的不同光強(qiáng)下對光的響應(yīng)不是線性的，固定增益測量會出現(xiàn)非線性誤差。解決方法是對小信號輸入采用高倍放大，對大信號輸入采用低倍放大，根據(jù)采集到的信號大小，自動改變增益和衰減，切換到合適的量程，即在放大電路中使用量程自動切換技術(shù)，在檢測范圍內(nèi)將光功率按照光強(qiáng)不同分為八段，每一段對應(yīng)一個量程，這種技術(shù)可以有效消除測量時的非線性誤差，在增加測量的動態(tài)范圍的同時，提高了測量的精度。

在選擇多路模擬開關(guān)時，主要從通道數(shù)、切換速度和導(dǎo)通電阻幾個方面進(jìn)行考慮，考慮到舌簧繼電器的切換速度比較慢，選擇了半導(dǎo)體多路模擬開關(guān)，設(shè)計時選用美信公司的8路高速模擬開關(guān)MAＸ4051，但是其100Ω導(dǎo)通電阻比較大，會影響信號的處理，必須想辦法消除它的影響。設(shè)計中避免從放大器的輸出端采樣電壓，而是通過增加一個多路模擬開關(guān)，用它直接采樣反饋電阻輸出端電壓，并送給后級電路處理。如圖4所示。

在這個電路中R1和R2代表兩個多路模擬開關(guān)的導(dǎo)通電阻，它們大小相等，Rｆ是反饋電阻，ID是光電流。分析這個基本電路可知，如果不存在R1導(dǎo)通電阻，可以很容易得到V0的計算公式為：

V0＝（Rｆ＋R2）ID（3）

根據(jù)放大器輸入端的“虛斷”原理，放大器的反向輸入引腳沒有電流流過，而是全部加在反饋電阻Rｆ上，那么可以很容易計算出VN為：

VN＝RｆID（4）

由式（3）可知，V0的計算值中包含了多路模擬開關(guān)的導(dǎo)通電阻R2，是一個干擾因素，而VN點的電壓正是我們希望采樣的信號值，故在該節(jié)點連接另一個多路模擬開關(guān)采集信號，它仍然存在導(dǎo)通電阻R2，但此時V1的幅值和VN大小相等，即：

V1＝VN＝RｆID（5）