一种信噪比为82dB适用于红外探测器的模拟信号读出电路制造技术

本发明专利技术涉及一种信噪比为82dB适用于红外探测器的模拟信号读出电路，包括信号匹配单元、一级滤波单元、电压变换单元、二级滤波单元和偏置电压单元组成。适用于面阵型红外探测器，其将红外探测器输出的单端模拟信号进行一系列的处理后，将差分信号传输至后级ADC进行采样，该读出电路最大的优点是大量采用无源变换电路，可以最小程度的引入电路噪声。目前行业内所使用的差分运算放大器的信号变换方案，其信噪比在70dB至80dB之间，而本发明专利技术提出的模拟信号读出电路其信噪比可以达到82dB，最大程度的提高模拟信号读出电路的信噪比，特别适用于远距离探测和识别使用。

A signal to noise ratio 82dB for analog signal readout circuits for infrared detectors

The invention relates to a analog signal readout circuit of 82dB for infrared detector, which consists of a signal matching unit, a first stage filter unit, a voltage conversion unit, a two stage filter unit and a bias voltage unit. It is suitable for surface formation infrared detector. After a series of processing of the single end analog signal output by infrared detector, the differential signal is transmitted to the post stage ADC for sampling. The greatest advantage of the readout circuit is that a large number of passive conversion circuits are used, and the circuit noise can be introduced to the minimum degree. At present, the signal to noise ratio of the differential operational amplifier used in the industry is between 70dB and 80dB, and the signal to noise ratio of the analog signal readout circuit proposed by the invention can reach 82dB, and the signal to noise ratio of the analog signal readout circuit is improved to the maximum extent, especially for remote detection and recognition.

【技术实现步骤摘要】
一种信噪比为82dB适用于红外探测器的模拟信号读出电路
本专利技术属于信号处理技术，涉及一种信噪比为82dB适用于红外探测器的模拟信号读出电路。
技术介绍
由于红外探测器输出模拟电压的特殊性，需要一种适合于红外探测器的模拟信号读出电路，模拟信号读出电路的性能优劣直接影响了红外探测器最终的成像质量，而且决定着红外成像组件的探测器距离和识别距离，本专利技术设计的模拟信号读出电路具有结构对称、引入电路噪声小、体积小、功耗低等优点。可以在宽温(-55℃～+70℃)条件正常工作，可广泛的用于各种类型的红外探测器模拟信号读出场合，具有很强的功能可扩展性，使用本专利技术设计的模拟信号读出电路，其信噪比可以达到82dB，远超过其他变换电路所能达到的信噪比。
技术实现思路
要解决的技术问题为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种信噪比为82dB适用于红外探测器的模拟信号读出电路。技术方案一种信噪比为82dB适用于红外探测器的模拟信号读出电路，其特征在于包括信号匹配单元、一级滤波单元、电压变换单元、二级滤波单元和偏置电压单元；所述信号匹配单元采用U1运算放大器,其正输入端为R25电阻与电容C10的并联电路，R23电阻与电容C11的并联电路为U1运算放大器输出端至负输入端的反馈电路，U1运算放大器输出端连接一级滤波单元的输入端；所述第一一级滤波单元包括电感L1、L2、L3和L8，电容C1、C2和C9，电阻R1、R2、R22和R4的三极滤波电路；三个电感L1、L2和L3为串联电路，电感L1后并联电容C1与电阻R1接地，电感L2后并联电容C2与电阻R2接地，电感L3后并联电容C9与电阻R22接地，然后经由电感L8输出至电压变换单元，电阻R4为电感L8输出端与电感L1输入端的反馈电路；所述偏置电压单元包括U3运算放大器和R17、C12组成的电平移位电路，U3运算放大器的输入端的信号经过其输出端连接的R17、C12组成的电平移位电路输出至第二一级滤波单元；所述第二一级滤波单元包括电感L4、L5、L6和L7，电容C3、C4和C8，电阻R5、R6、R21和R16；三个电感L4、L5和L6为串联电路，电感L4后并联电容C3与电阻R5接地，电感L5后并联电容C4与电阻R6接地，电感L6后并联电容C8与电阻R21接地，然后经由电感L7输出至电压变换单元，电阻R16为电感L7输出端与电感L4输入端的反馈电路；所述电压变换单元包括U2运算放大器、电阻R3、R7、R8、R9、R10、R11、R12和R13；两个一级滤波单元的输出通过连接电阻R3和R7施加在三个并联分压电路两端，三个并联分压电路为：R8与R9的串联电路，R10与R11的串联电路，R12与R13的串联电路；R8与R9的分压端连接U2运算放大器的负输入端，U2运算放大器的正输入端连接共模信号电压源，U2运算放大器的输出端连接R10与R11的分压端，R12与R13的分压端接地，R12与R13两端的信号输出至二级滤波电路；所述二级滤波电路包括电容C5、C6和C7，电阻R14、R15、R19和R20，电容C5并联在输入端，两端分别通过电阻R14和R15连接电容C6与C7的串联电路，C6与C7的中点接地；电容C6与C7两端分别通过电阻R19和R20连接输出电阻R27。所述两个一级滤波电路的-3dB截止带宽为141.37MHz。所述二级滤波电路-3dB截止带宽为166.5MHz。所述信号匹配单元的运算放大器U1采用AD8007，R25电阻为50Ω至200Ω，R23电阻为500Ω，C10电容为10pF，C11电容为10pF。所述两个一级滤波电路的U2和U3采用AD8007的运算放大器，电感L1、L8、L4和L7为27nH，L2、L3、L5和L6取值为54nH，电容C1、C9、C3和C8取值为5.6pF，C2和C4取值为15pF，电阻R1、R22、R5和R21取值为4.7Ω，电阻R2和R6取值为33Ω，电阻R4和R16取值为600Ω。所述二级滤波电路的电容C5取值为7pF，C6、C7取值5.6pF，R14、R15、R19、R20取值为22Ω。所述电压转换电路的运算放大器U2采用AD8007，电阻R8和R9取值为500Ω，R10、R11、R12和R13取值为330Ω，R3和R7取值为200Ω。所述偏置电压移位电路的运算放大器U3采用AD8007，R17取值为22Ω，C12取值为5.6pF。所述所有电阻采用1％精度、25ppm的碳膜电阻。所述所有电容采用5％精度的X7R材质的陶瓷电容。有益效果本专利技术提出的一种信噪比为82dB适用于红外探测器的模拟信号读出电路，包括信号匹配单元、一级滤波单元、电压变换单元、二级滤波单元、偏置电压单元等组成。适用于面阵型红外探测器，其将红外探测器输出的单端模拟信号进行一系列的处理后，将差分信号传输至后级ADC进行采样，该读出电路最大的优点是大量采用无源变换电路，可以最小程度的引入电路噪声。目前行业内所使用的差分运算放大器的信号变换方案，其信噪比在70dB至80dB之间，而本专利技术提出的模拟信号读出电路其信噪比可以达到82dB，最大程度的提高模拟信号读出电路的信噪比，特别适用于远距离探测和识别使用。本专利技术具有以下优点和好处：一种适用于红外探测器的模拟信号读出电路，本专利技术设计的模拟信号读出电路具有结构对称、引入电路噪声小、体积小、功耗低等优点。可以在宽温(-55℃～+70℃)条件正常工作，可广泛的用于各种类型的红外探测器模拟信号读出场合，具有很强的功能可扩展性，使用本专利技术设计的模拟信号读出电路，其信噪比可以达到82dB，远超过其他变换电路所能达到的信噪比。附图说明图1为一种信噪比为82dB的适用于红外探测器的模拟信号读出电路组成框图图2实施例示意图图3实施例示意图具体实施方式现结合实施例、附图对本专利技术作进一步描述：信噪比为82dB适用于红外探测器的模拟信号读出电路，包括信号匹配单元、一级滤波单元、电压变换单元、二级滤波单元和偏置电压单元；所述信号匹配单元采用U1运算放大器,其正输入端为R25电阻与电容C10的并联电路，R23电阻与电容C11的并联电路为U1运算放大器输出端至负输入端的反馈电路，U1运算放大器输出端连接一级滤波单元的输入端；所述第一一级滤波单元包括电感L1、L2、L3和L8，电容C1、C2和C9，电阻R1、R2、R22和R4的三极滤波电路；三个电感L1、L2和L3为串联电路，电感L1后并联电容C1与电阻R1接地，电感L2后并联电容C2与电阻R2接地，电感L3后并联电容C9与电阻R22接地，然后经由电感L8输出至电压变换单元，电阻R4为电感L8输出端与电感L1输入端的反馈电路；所述偏置电压单元包括U3运算放大器和R17、C12组成的电平移位电路，U3运算放大器的输入端的信号经过其输出端连接的R17、C12组成的电平移位电路输出至第二一级滤波单元；所述第二一级滤波单元包括电感L4、L5、L6和L7，电容C3、C4和C8，电阻R5、R6、R21和R16；三个电感L4、L5和L6为串联电路，电感L4后并联电容C3与电阻R5接地，电感L5后并联电容C4与电阻R6接地，电感L6后并联电容C8与电阻R21接地，然后经由电感L7输出至电压变换单元，电阻R16为电感L7输出端与电感L本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种信噪比为82dB适用于红外探测器的模拟信号读出电路，其特征在于包括信号匹配单元、一级滤波单元、电压变换单元、二级滤波单元和偏置电压单元；所述信号匹配单元采用U1运算放大器,其正输入端为R25电阻与电容C10的并联电路，R23电阻与电容C11的并联电路为U1运算放大器输出端至负输入端的反馈电路，U1运算放大器输出端连接一级滤波单元的输入端；所述第一一级滤波单元包括电感L1、L2、L3和L8，电容C1、C2和C9，电阻R1、R2、R22和R4的三极滤波电路；三个电感L1、L2和L3为串联电路，电感L1后并联电容C1与电阻R1接地，电感L2后并联电容C2与电阻R2接地，电感L3后并联电容C9与电阻R22接地，然后经由电感L8输出至电压变换单元，电阻R4为电感L8输出端与电感L1输入端的反馈电路；所述偏置电压单元包括U3运算放大器和R17、C12组成的电平移位电路，U3运算放大器的输入端的信号经过其输出端连接的R17、C12组成的电平移位电路输出至第二一级滤波单元；所述第二一级滤波单元包括电感L4、L5、L6和L7，电容C3、C4和C8，电阻R5、R6、R21和R16；三个电感L4、L5和L6为串联电路，电感L4后并联电容C3与电阻R5接地，电感L5后并联电容C4与电阻R6接地，电感L6后并联电容C8与电阻R21接地，然后经由电感L7输出至电压变换单元，电阻R16为电感L7输出端与电感L4输入端的反馈电路；所述电压变换单元包括U2运算放大器、电阻R3、R7、R8、R9、R10、R11、R12和R13；两个一级滤波单元的输出通过连接电阻R3和R7施加在三个并联分压电路两端，三个并联分压电路为：R8与R9的串联电路，R10与R11的串联电路，R12与R13的串联电路；R8与R9的分压端连接U2运算放大器的负输入端，U2运算放大器的正输入端连接共模信号电压源，U2运算放大器的输出端连接R10与R11的分压端，R12与R13的分压端接地，R12与R13两端的信号输出至二级滤波电路；所述二级滤波电路包括电容C5、C6和C7，电阻R14、R15、R19和R20，电容C5并联在输入端，两端分别通过电阻R14和R15连接电容C6与C7的串联电路，C6与C7的中点接地；电容C6与C7两端分别通过电阻R19和R20连接输出电阻R27。...

【技术特征摘要】
1.一种信噪比为82dB适用于红外探测器的模拟信号读出电路，其特征在于包括信号匹配单元、一级滤波单元、电压变换单元、二级滤波单元和偏置电压单元；所述信号匹配单元采用U1运算放大器,其正输入端为R25电阻与电容C10的并联电路，R23电阻与电容C11的并联电路为U1运算放大器输出端至负输入端的反馈电路，U1运算放大器输出端连接一级滤波单元的输入端；所述第一一级滤波单元包括电感L1、L2、L3和L8，电容C1、C2和C9，电阻R1、R2、R22和R4的三极滤波电路；三个电感L1、L2和L3为串联电路，电感L1后并联电容C1与电阻R1接地，电感L2后并联电容C2与电阻R2接地，电感L3后并联电容C9与电阻R22接地，然后经由电感L8输出至电压变换单元，电阻R4为电感L8输出端与电感L1输入端的反馈电路；所述偏置电压单元包括U3运算放大器和R17、C12组成的电平移位电路，U3运算放大器的输入端的信号经过其输出端连接的R17、C12组成的电平移位电路输出至第二一级滤波单元；所述第二一级滤波单元包括电感L4、L5、L6和L7，电容C3、C4和C8，电阻R5、R6、R21和R16；三个电感L4、L5和L6为串联电路，电感L4后并联电容C3与电阻R5接地，电感L5后并联电容C4与电阻R6接地，电感L6后并联电容C8与电阻R21接地，然后经由电感L7输出至电压变换单元，电阻R16为电感L7输出端与电感L4输入端的反馈电路；所述电压变换单元包括U2运算放大器、电阻R3、R7、R8、R9、R10、R11、R12和R13；两个一级滤波单元的输出通过连接电阻R3和R7施加在三个并联分压电路两端，三个并联分压电路为：R8与R9的串联电路，R10与R11的串联电路，R12与R13的串联电路；R8与R9的分压端连接U2运算放大器的负输入端，U2运算放大器的正输入端连接共模信号电压源，U2运算放大器的输出端连接R10与R11的分压端，R12与R13的分压端接地，R12与R13两端的信号输出至二级滤波电路；所述二级滤波电路包括电容C5、C6和C7，电阻R14、R15、R19和R20，电容C5并联在输入端，两端分别通过电阻R14和R15连接电容C6与C7的串联电路，C6与C7的中点接地；电...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱寅非，孙小亮，汪江华，潘晓东，张兵，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所，
类型：发明
国别省市：河南,41