微弱光信號功率的高精度測量技術

利用Intel~il公司的斬波穩(wěn)零式高精度運算放大器ICL7650及Tl公司的推出的超低功耗FLASH型芯
片MSP430FI3X，對微弱光信號的功率做高精度的測量分析與沒計 并給出系統(tǒng)的硬件結構及軟件流程，測
量動態(tài)范圍可達到8 一1130 dBm，功率穩(wěn)定度可達到±o．Ol nw，且系統(tǒng)n向應快、超低功耗、設計體積小。
關鍵詞：光功率；ICL7650；MSP430F13X
隨著科學技術的進步，光纖通信也得到了迅速的發(fā)展。同時對微弱光信號的功率測量要求越來越高。包括其測量的動態(tài)范圍、穩(wěn)定度、體積的大小和低功耗問題。ICL7650和MSP430已成為主要設計器件。
2 模擬信號部分
2．1 信號的高精度放大原理
利用斬波穩(wěn)零式高精度運算放大器ICL7650和模擬開關將光信號轉換成與A／D采樣所需求的匹配信號。

ICL7650除了具有普通運算放大器的特點和應用范圍外，還具有高增益、高共模抑制比、失調小和漂移低等特點，其工作原理如圖l所示。ICL7650含有2個放大器，MAIN是主放大器(CMOS運算放大器)和NULL是調零放大器(CMOS高增益運算放大器)。電路通過電子開關的轉換來進行如下2個階段工作：第一階段是在內部時鐘(OSC)的上半周期，電子開關A和B導通，A和C斷開，電路處于誤差檢測和寄存階段；第二階段是在內部時鐘的下半周期，電子開關A和C導通，A和B斷開。電路處于動態(tài)校零和放大階段。由于ICL7650中的NULL運算放大器的增益一般可達到100 dBm左右，因此，即使主運放MAIN的失調電壓VOSN達到100 mV，整個電路的失調電壓也僅為l txV。由于以上2個階段不斷交替進行。電容CN和CM將各自所寄存的