通信工程師設(shè)備環(huán)境前置放大器的分析

3.3.2 前置放大器的分析
結(jié)合圖3.4光電二極管的等效電路，光接收機(jī)的前端可以等效為一個(gè)電路如圖3.5，光電二極管的信號(hào)由一個(gè)理想電流源I代表。該電流源3dB帶寬B＝1/2πRC，其中：

這里Ra、Ca分別代表放大器的電阻和電容。為了使帶寬較大，R應(yīng)當(dāng)較小。但減小R就可能引入附加噪聲。所以必須在選擇合適的R，使接收機(jī)性能最佳。前置放大器的設(shè)計(jì)要求在帶寬和靈敏度之間折衷。目前有幾種前置放大器可以彌補(bǔ)這種缺點(diǎn)，分別是集成前置放大器、跨越阻抗前置放大器、低阻抗前置放大器、高阻抗前置放大器。  如圖3.6，集成前置放大器是在運(yùn)放后增加了一個(gè)小時(shí)間常數(shù)的微分器，這是針對(duì)大的電阻R造成的帶寬很窄的情況下，有必要補(bǔ)償高頻衰減，相對(duì)低頻的導(dǎo)入高頻。同時(shí)微分器的引入單調(diào)的增加了插入損耗，同時(shí)頻率降低至R2C2所決定的頻率，必須在微分器前加上一個(gè)放大器來(lái)恢復(fù)低頻信號(hào)的損耗。集成前置放大器雖然對(duì)大R引起的帶寬降低有所改善，但是還得在接收電路中引入均衡電路，才會(huì)有較大改善。

圖3.7是跨越阻抗的前置放大電路的等效電路圖，跨越阻抗前置放大器提供了高靈敏度/寬頻帶的特性,它的動(dòng)態(tài)范圍較大。如圖所示，RF仍然很大，但是副反饋使輸入阻抗減小了A倍，帶寬相應(yīng)也比同阻抗的高阻抗放大器擴(kuò)大了A倍。有：

至于低阻抗前置放大器，同其他類型的前置放大器相比，它是比較容易實(shí)現(xiàn)的，在比特率大于1Gb/s的高速光通信系統(tǒng)中（例如STM－16和STM－64），低阻抗的放大器是選擇。但是它的噪聲相對(duì)較大，且輸出電平低于其他前置放大器。高阻前置放大器的特性是低噪聲、小帶寬（最大為500MHz）。比較適用于外層自由空間光通信系統(tǒng)。同時(shí)由于高阻抗前置放大器的RC之積較小，會(huì)引起信號(hào)失真，所以它需要一個(gè)均衡器，增加了電路的難度。
總之，幾種前置放大器各有自己的優(yōu)缺點(diǎn)。集成前置放大器主要缺點(diǎn)是，在數(shù)字系統(tǒng)中，如果有一系列的―1‖，那么集成塊建立起一個(gè)可以評(píng)估的DC分量時(shí)，接收機(jī)將達(dá)到飽和，且集成前置放大器寬帶應(yīng)用要求等同化、動(dòng)態(tài)范圍受限。表3.1給出了幾種前置放大器的典型數(shù)據(jù)比較。

對(duì)前置放大器的選擇取決于預(yù)期應(yīng)用要求，高速傳輸鏈路需要使用50Ω的放大器，但在遠(yuǎn)程、中等比特率的鏈路中，一個(gè)高阻抗的前置放大器可能是最佳選擇。從上表可以看出，跨越阻抗前置放大器具有相對(duì)低的噪聲和相對(duì)高的帶寬，且動(dòng)態(tài)范圍較大，特別適用于無(wú)線光接入系統(tǒng)。

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