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【48812】APD噪声的核算公式

时间: 2024-08-03 02:09:41 |   作者: 产品系列

  作业原因需求预算下APD的噪声。由于体系的噪声比较大,置疑可能是APD的原因,而不是

  下面以滨松官网上随意找到了一颗Si-APD S9075为例,进行噪声预算。惋惜的是,没办法验证成果是否精确,由于既无法仿真,也没有试验条件测验。不过相关文献中比较具体地介绍了APD噪声核算公式,滨松数据手册中也供给了相关参数,所以我觉得APD噪声预算成果应该仍是具有参阅价值的。

  APD的噪声分为哪几部分所组成呢?图1讲的是PD的两种作业形式,光导形式作业下噪声较高,除了热噪声外还有散粒噪声。APD跟PD相似,使用电路等;但它只能作业在光导形式下,并且除了图1中说到的散粒噪声外,还有过剩噪声。不过APD噪声核算时一般将散粒噪声与过剩噪声兼并。

  热噪声。自由电子每时每刻做无规矩的热运动,舒畅在导体的恣意两点之间调查电压或许电流,会出现不规矩的崎岖普通。这被称为热噪声或约翰逊噪声。只需温度高于绝对零度(-273.15℃),电子产生热运动,热噪声就存在于任何电路之中。热噪声谱密度只跟温度和阻值相关。

  别的,关于热噪声,有人觉得下降温度会减小热噪声,但改进作用对错常有限的,由于核算热噪声公式里边的温度,用的是热力学温度(开尔文单位),它与摄氏度的换算公式为T(K)=t(℃)+273.15。假如从25℃下降到-20℃,噪声大约减小了不到10%;由于公式里还有一个开方呢!

  散粒噪声。光子转换成电子的进程并不是接连的,具有必定的随机性,这形成输出光电流中具有细小的崎岖,这个噪声会成为散粒噪声,或许散弹噪声。散粒噪声是电子的离散性和载流子活动密度的随机性形成的。跟电荷量和电流相关。

  过剩噪声。APD雪崩倍增是一个杂乱的进程,从内部微观视点来说,入射光子激宣布的自由电子,产生磕碰电离的时刻和方位都是随机的,这导致每个载流子不可能阅历相同的倍增进程。从外部来看,表现为输出电流具有必定的崎岖,这种噪声称为过剩噪声或许过量噪声。

  咱们把热噪声和散粒噪声(前言过剩噪声)都看作是跟频率无关的,具有白噪声特性的噪声。能够用噪声谱密度A/√Hz描绘。

  好了。下面开端从Si-APD S9075的数据手册中找到相关的参数,直接代入到公式中核算APD噪声即可。

  热噪声公式为Vn=√4KTRB(V),咱们一般核算电阻热噪声不必这个公式,或许看图,或许依照25℃下,1K电阻的热噪声为4nV/√Hz去预算其他阻值热噪声。比方10K电阻的热噪声,10K比上1K倍数的开方成果,乘以4nV/√Hz就能够了,即12.64nV/√Hz。舒畅想要得到噪声有效值再乘以带宽即可,一般咱们得到噪声谱密度就够了。实施,APD输出的是电流信号,所以咱们终究要的是电流噪声,In=Vn/R(从公式中也能够了解到,电阻越大电流噪声是越小的,由于Vn跟着电阻阻值的开根号添加)。

  散粒噪声(前言过剩噪声)公式也很简单,即Isn=sqrt(2qIp0M^2F)。核算的时分能用excel做一个表格,更便利也会省得犯错。

  表1 核算Si-APD S9075的总电流噪声,其中标绿得当地表明需求查阅数据手册,找到相关参数进行填写

  本文写的并不具体,省掉了一些不重要的细节。不过大体上能够得知滨松Si-APD S9075的总电流噪声对错常小的,比照AD8065的电流噪声,它都是小到可疏忽掉的。

  图2 合适用于跨阻扩大的AD8065运放的电流噪声参数为600pA/√Hz(APD的电流噪声为0.09pA/√Hz)

  最终本文首要参阅了《跨阻扩大器规划参阅》一书,算出来的成果是Si-APD S9075APD的噪声很小,可是不太确认APD电流噪声核算的是不是正确……

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