摘要：介绍了一种新型用于OFSC（光纤电流传感器）的PIN光检测放大器的设计，并提出了一种新型的双T型选频网络电路，对放大器各级的设计原理进行了详细的理论分析。理论与实践都证明这种新型光检测放大器信噪比较高，能对微弱的PIN光信号进行有效的检测和放大。

    关键词：光纤电流传感器 PIN探测器 双T型选频网络

光纤电流传感器（Fiber Optical Current Sensor）以其高绝缘性、抗高电磁噪声、高线性度响应等诸多优点，在高电压强电流的测量领域中得到广泛的重视和研究。

目前研究的光纤电流传感器普遍应用各种物理效应，如Faraday磁光效应或磁致伸缩效应，使光通过传感元件感应后，经光检测放大器进行信号转换放大处理，以使进行传感信号分析。

光检测放大器在整个OFCS系统中完成光/电信号变换，将被调制到光载波上的外界变化量形成电信号输出（图1所示）。所续的处理精度多半依赖于检测放大器输出的电信号的精度，因而光检测放大器的电路设计显得尤为重要。对于光纤电流传感器来说，需要检测50Hz的频率信号，在普通的放大电路中，50Hz却常作为工频噪声干扰信号混入，因而加大了OFCS的光电检测难度。本文将介绍一种新型的PIN光探测器（光敏二极管）的光电检测放大器设计方法。依照弱信号检测理论，在电路设计时采取多项措施力图提高信噪比。为了获得良好的带通滤波效果，本文还提出了一种新的双T型选频网络电路的设计方法。从实测的结果来看，这种PIN光检测放大器的设计取得了较为满意的效果。

1 光电检测原理

光电检测电路的转换模式为：光→电流→电压。

在检测电路中主要由光电探测器来完成光→电流的转换。目前使用的光电探测器多为PIN探测器。PIN探测器在低偏压下漏电流低，约在10 1～10A数量级，响应速率快，约10 -7S，响应频率为10GHz左右。但PIN管的输出电流较小，为微安级，灵敏度较差。光检测放大器须将PIN接收的光信号变成与之成比例的微弱电流信号，再通过运算放大器变换成电压信号。

在图2中PIN相当于电流源，设光生电流为Ip,理想运放的输入阻抗为无穷大，反馈电阻为Rf，根据运放分析规则，若运放的开环增益为Auo，则可计算运放的等效输入阻抗为：

    Rin=[Rf/(1+Auo)]‖Rid≈Rf/(1+Auo)

    其中Rid是运算放大器的开环输入阻抗，对FET运放输入的情形，Rid可视为无究大；Auo是开环放大倍数，一般Auo数值极大；将这些值代入上式可知Rin的值很小，接近于零。进一步可计算运放输出，为：

V0=-Ip×Rf

由此完成了光→电流→电压的变换。

2 放大器电路设计

根据实际光纤电流传感器的需要，制定了光探测放大器的主要技术指标：