新型低噪声电流模式光前置放大器设计与分析

本文档探讨了低噪声“电流模式”光学前置放大器的设计，这是一种创新的解决方案，用于p-i-n光电二极管接收电路中的光探测器信号处理。传统设计通常采用共射或共源输入结构，而作者提出了基于共基和共栅输入的新型电流模式放大器。这种设计思路利用电流反馈技术，相较于传统的电压反馈架构，能够在相同的带宽下实现更高的电压增益，从而提升信号处理的灵敏度。 首先，研究者讨论了一种改进的双极共基配置，这种设计通过优化电流路径和放大机制，减少了由于电流流动时产生的噪声，从而降低了总的噪声水平。共基电路的优势在于它的输入阻抗较低，能够更好地抑制外部噪声，并且在高频率下表现出良好的稳定性。 其次，文章还考虑了另一种基于GaAs MESFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）的共栅输入结构。由于GaAs材料的特性，如高速性能和低的噪声系数，这种电路在电流放大和噪声抑制方面展现出更强的能力。共栅放大器的优点在于它能够更有效地隔离输入噪声，同时保持高的增益，使得信号质量得以显著提升。 理论噪声分析部分是文章的核心内容，它详尽地评估了新设计的电流模式放大器在噪声性能上的优势。通过数学模型和仿真，研究者证明了这些新型电路在噪声抑制方面的有效性，特别是在高频信号处理中，与传统电压反馈设计相比，能提供高达4分贝的噪声降低。 最后，实验部分展示了实际应用中的性能验证。在100兆赫兹的带宽下，新设计的电流模式电路在特定条件下实现了预期的噪声改善，这进一步证实了其作为低噪声放大器的潜力。这项研究成果对于提高光电通信系统的信号质量和可靠性具有重要意义，特别是在光通信领域，对于长距离、高速率的数据传输有着直接的应用价值。 这篇论文深入探讨了低噪声电流模式光学前置放大器的设计方法，包括其原理、性能优势以及噪声分析和实验验证，为现代光电子系统的设计提供了新的设计思路和技术支持。这对于提升光电子设备的整体性能和可靠性具有深远的影响。