本文聚焦于一款高速光电二极管信号调理电路，其具备暗电流补偿功能，旨在高效转换高速硅 PIN 光电二极管产生的电流，并驱动 20MSPS 模数转换器（ADC）输入。该电路组合在 400nm 至 1050nm 频谱范围内，展现出 49nA 的光电流灵敏度、91dB 的动态范围以及 2MHz 的带宽，采用 ±5V 电源供电，功耗仅 40mA，适用于便携式高速、高分辨率光强度应用，如脉搏血氧仪（如图 1 所示为该电路原理示意，未显示所有连接和去耦）。
一、应用拓展
此电路凭借卓越性能，除主要用于高精度光强度检测外，还可灵活运用于模拟光隔离器领域。同时，对于那些对带宽要求更高而分辨率需求相对较低的应用场景，例如自适应速度控制系统，该电路同样能够胜任，展现出其广泛的适用性。
二、电路优化设计要点
为满足特定带宽应用需求，本电路笔记深入探讨图 1 所示电路的优化设计流程，涵盖稳定性计算、噪声分析以及器件选型考量等多个关键环节，力求在复杂的应用背景下，实现电路性能的精准调配。
三、光电二极管工作特性
光电二极管作为一种高阻抗传感器，主要用于光强度检测，虽无内部增益，但在高光级应用中优势显著。其工作模式可分为零偏置（光伏）模式与反向偏置（光导）模式。光伏模式下可实现最为精确的线性运算；而光导模式则侧重于提升开关速度，不过会相应牺牲部分线性度。特别值得注意的是，在反向偏置状态下，即使无光照，也会出现少量暗电流。针对这一问题，可通过在运算放大器同相输入端引入第二个相同型号的光电二极管，有效抵消暗电流误差，具体连接方式如图 1 所示。
四、光电二极管响应时间影响因素
光电二极管的响应时间受三个关键因素影响：
耗尽区域内载流子的充电收集时间；
未耗尽区域内载流子的充电收集时间；
二极管电路组合的 RC 时间常数。
鉴于结电容与光电二极管的扩散区及施加的反向偏置紧密相关，选用扩散区较小的光电二极管并配合较大反向偏置，能够有效缩短上升时间。在 CN-0272 电路笔记中，采用的 SFH2701PIN 光电二极管结电容典型值在 0V 偏置时为 5pF，而在 1V 反向偏置时降至 2pF，5V 反向偏置时进一步降低至 1.7pF。本电路的所有测量均在 5V 反向偏置条件下完成。
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