通信工程师设备环境前置放大器的分析

3.3.2 前置放大器的分析
结合图3.4光电二极管的等效电路，光接收机的前端可以等效为一个电路如图3.5，光电二极管的信号由一个理想电流源I代表。该电流源3dB带宽B＝1/2πRC，其中：

这里Ra、Ca分别代表放大器的电阻和电容。为了使带宽较大，R应当较小。但减小R就可能引入附加噪声。所以必须在选择合适的R，使接收机性能最佳。前置放大器的设计要求在带宽和灵敏度之间折衷。目前有几种前置放大器可以弥补这种缺点，分别是集成前置放大器、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。  如图3.6，集成前置放大器是在运放后增加了一个小时间常数的微分器，这是针对大的电阻R造成的带宽很窄的情况下，有必要补偿高频衰减，相对低频的导入高频。同时微分器的引入单调的增加了插入损耗，同时频率降低至R2C2所决定的频率，必须在微分器前加上一个放大器来恢复低频信号的损耗。集成前置放大器虽然对大R引起的带宽降低有所改善，但是还得在接收电路中引入均衡电路，才会有较大改善。

图3.7是跨越阻抗的前置放大电路的等效电路图，跨越阻抗前置放大器提供了高灵敏度/宽频带的特性,它的动态范围较大。如图所示，RF仍然很大，但是副反馈使输入阻抗减小了A倍，带宽相应也比同阻抗的高阻抗放大器扩大了A倍。有：

至于低阻抗前置放大器，同其他类型的前置放大器相比，它是比较容易实现的，在比特率大于1Gb/s的高速光通信系统中（例如STM－16和STM－64），低阻抗的放大器是选择。但是它的噪声相对较大，且输出电平低于其他前置放大器。高阻前置放大器的特性是低噪声、小带宽（最大为500MHz）。比较适用于外层自由空间光通信系统。同时由于高阻抗前置放大器的RC之积较小，会引起信号失真，所以它需要一个均衡器，增加了电路的难度。
总之，几种前置放大器各有自己的优缺点。集成前置放大器主要缺点是，在数字系统中，如果有一系列的―1‖，那么集成块建立起一个可以评估的DC分量时，接收机将达到饱和，且集成前置放大器宽带应用要求等同化、动态范围受限。表3.1给出了几种前置放大器的典型数据比较。

对前置放大器的选择取决于预期应用要求，高速传输链路需要使用50Ω的放大器，但在远程、中等比特率的链路中，一个高阻抗的前置放大器可能是最佳选择。从上表可以看出，跨越阻抗前置放大器具有相对低的噪声和相对高的带宽，且动态范围较大，特别适用于无线光接入系统。

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