● 摘要
光电信号作为信息的一种载体，具有信息容量大、易于控制、至于远距离传送、可高速处理等特点，在科学研究和人类生产、生活的各个领域都得到了广泛的应用。
光辐射经过光电探测器转换成电信号以后，还需要经过放大、滤波等各种信号处理。光电信号处理的主要目的是最大限度地抑制噪声，提取信号携带的有用信息。
本文的工作包括两部分内容：一、从光电信号检测过程中遇到的各种噪声及其对检测过程的影响入手，研究了放大电路噪声的来源与种类，噪声特性以及放大电路的噪声等效电路和噪声计算，在此基础上，研究了获得低噪声前置放大器的方法和低噪声条件；二、在噪声理论分析的基础上，设计了分立元件低噪声前置放大器，提出了将分立元件低噪声前置放大器与低噪声运算放大器对比研究的实验方案，并利用电子仿真软件protel99se给出了仿真实验结果。
通过对光电信号检测电路噪声特性的深入研究，得出如下主要结论：
一、光电信号检测放大电路噪声的主要来源是由于系统内部各元器件中带电微粒不规则运动的起伏所造成的固有噪声，它们主要是热噪声、散弹噪声、产生一复合噪声、 噪声和温度噪声等，通过电路的合理设计来控制它们对检测结果的影响。
二、在光电检测系统中，噪声对它们性能的影响主要表现在信号与噪声的相对大小，即信号噪声功率比上。若输出端的信噪比越大，检测到的光信号就越强。当有用信号和输入端的噪声通过光电检测系统时，若此系统不引入附加的噪声，这意味着输出端与输入端具有相同的信噪比。实际上，由于光电检测系统内部总有附加噪声，输出端的信噪比会有所下降。但我们希望输出端信噪比的下降应尽可能小。据此可定义噪声系数或噪声温度来衡量光电检测系统的噪声性能。
三、光电检测系统的噪声性能
1.在弱光信号检测时，往往需要多级放大器前后级联。对于级联电路的噪声系数，可以通过各级的噪声系数和额定功率增益求出。当前级功率增益足够大时，级联电路的总噪声系数主要决定于第一级的噪声系数，越是靠后级，对总噪声系数的影响就越小。因此，在多级电路中，降低噪声系数的关键是第一级，不仅要求它的噪声系数小，而且还希望它的功率增益尽可能大。
2.放大电路的噪声特性分别与晶体管的体电阻热噪声、散粒噪声和分配噪声有关。具体体现为：
(1)噪声系数 与工作频率有关；
(2)噪声系数 与信号源内阻有关；
(3)噪声系数 与晶体管的静态工作点有关。
四、光电检测放大器的设计原则。当光电器件偏置电路输出信号较强时，前置放大器及后续放大器的设计主要是从增益、带宽、阻抗匹配和稳定性着手，在此基础上考核噪声的影响。
如果供给偏置放大器的信号很小，那么设计适用于弱信号的低噪声前置放大器将十分重要。应以尽力抑制噪声作为考虑问题的出发点。
五、低噪声放大器实验结果
实验证明，低噪声集成运算放大器因其体积小、使用方便。在噪声要求不很高的情况下，用它组装低噪声前置放大器是方便易得的。但对较小内阻的微弱信号进行检测放大时，分立元件低噪声前置放大器的等效噪声电压更低，是一种适于低内阻信号源较理想的前置放大器电路。