一种光电探测器系统增益稳定的控制电路技术方案

一种光电探测器系统增益稳定的控制电路，主要包括放大电路、脉宽整形电路、电压甄别电路和控制电压动态调节电路。放大电路对光电探测器阳极输出的电流脉冲信号进行放大并将其转换成电压信号，脉宽整形电路去除无用脉冲信号并将尖峰脉冲信号转换成固定脉宽的方波频率信号，电压甄别电路通过上门限比较电压和下门限比较电压监控放大电路输出脉冲的增益，控制电压动态调节电路通过积分电容的充放电调节控制电压并调整光电探测器的工作电压，实现光电探测器工作时的增益稳定控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种增益稳定控制电路，特别是一种可适应于温度变化的光电探测器系统增益稳定的控制电路。
技术介绍
航天器着陆过程中需要使用γ高度表实现低高度测高，而光电探测器是γ高度表的重要部件，它接收从着陆面反散射的γ光子并将光信号转换成增益一定的电流脉冲信号，由后续信号处理电路根据脉冲信号的频率计数变化实现高度测量。光电探测器输出的电流脉冲信号的增益受温度等环境因素影响，温度的降低会使光电探测器系统的电流增益减小，输出的脉冲信号幅度降低，经信号处理电路后获得的频率计数值就会减少，从而影响高度测量的精度。由于返回舱和探测器着陆时对高度执行信号的精度要求较高，因而需要将光电探测器的误差影响降至最低。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种可自适应调节光电探测器系统增益的控制电路，可以有效解决光电探测器在应用中出现的系统增益不稳定现象，使其输出脉冲幅度保持一致，从而保证脉冲计数的正确性。本专利技术的技术解决方案是：一种光电探测器系统增益稳定的控制电路，包括：放大电路、脉宽整形电路、电压甄别电路和控制电压动态调节电路，其中：放大电路：将光电探测器阳极输出的电流脉冲信号转换为原始电压脉冲信号并进行放大，将放大后的原始电压脉冲信号送至电压甄别电路和脉宽整形电路；脉宽整形电路：获取门限电压，将放大后的原始电压脉冲信号与门限电压比较，去除幅度低于门限电压的无用脉冲信号，并将去除无用脉冲信号后的放大后的原始电压脉冲信号调制成脉宽和幅度固定的频率脉冲信号，并分别送至电压甄别电路和控制电压动态调节电路；电压甄别电路：同时接收频率脉冲信号和放大后的原始电压脉冲信号，利用频率脉冲信号对放大后的原始电压脉冲信号进行去重叠控制，得到连续的脉冲信号，将上门限比较电压、下门限比较电压分别与连续的脉冲信号比较，当连续脉冲信号幅度低于下门限电压时，输出两路高电平至控制电压动态调节电路，当连续脉冲信号幅度高于上门限电压时，输出两路低电平至控制电压动态调节电路，当连续脉冲信号幅度处于上门限电压和下门限电压之间时，同时输出一路高电平和一路低电平至控制电压动态调节电路；所述上门限比较电压与γ粒子能谱的峰值成正比，下门限比较电压与γ粒子能谱的谷值成正比；控制电压动态调节电路：接收电压甄别电路的输出电平，并接收脉宽整形电路发送的频率脉冲信号，当频率脉冲信号为高电平且电压甄别电路两路输出都为高电平，则控制光电探测器的阴极电压增大，当频率脉冲信号为高电平且电压甄别电路两路输出都为低电平，则控制光电探测器的阴极电压减小，当频率脉冲信号为高电平且电压甄别电路两路输出分别为高电平和低电平，则不对光电探测器的阴极电压进行控制。所述的放大电路进行电压信号的放大是二级放大，第一级放大控制在1.8V～2.1V，第二级放大为6V，将一级放大后的原始电压信号送至电压甄别电路，二级放大后的原始电压脉冲信号送至脉宽整形电路。所述的脉宽整形电路包括起始门限比较器单元和双单稳触发器单元，起始门限比较器单元获取门限电压，将二级放大后的原始电压脉冲信号与门限电压比较，去除电路噪声引起的幅度低于门限电压的无用脉冲信号，并将去除无用脉冲信号后的二级放大的原始电压脉冲信号送至双单稳触发器单元，双单稳触发器单元将去除无用脉冲信号后的二级放大的原始电压脉冲信号调制成脉宽和幅度固定的频率脉冲信号，分别输出频率脉冲信号到电压甄别电路和控制电压动态调节电路。所述的电压甄别电路包括选通开关单元、上门限比较器单元和下门限比较器单元，选通开关单元在频率脉冲信号控制下选通，对放大电路发送的一级放大后的原始电压脉冲信号进行去重叠控制，得到连续的脉冲信号并发送到上门限比较器单元和下门限比较器单元的反向输入端；上门限比较器单元的同向输入端接入上门限比较电压，下门限比较器单元的同向输入端接入下门限比较电压，上门限比较器单元和下门限比较器单元分别将各自的两路输入电压与放大电路发送的并经选通开关单元处理得到的连续脉冲信号的幅度比较，当连续脉冲信号幅度低于下门限电压时，上门限比较器和下门限比较器都截止且都输出高电平，当连续脉冲信号幅度高于上门限电压时，上门限比较器和下门限比较器都翻转且都输出低电平，当连续脉冲信号幅度处于上门限电压和下门限电压之间时，上门限比较器截止输出高电平，下门限比较器翻转输出低电平，上门限比较器和下门限比较器将输出电平送至控制电压动态调节电路。所述的控制电压动态调节电路包括整形电路单元、积分器和压控电阻，整形电路单元包括第一整形电路和第二整形电路，第一整形电路接收上门限比较器单元的输出电平和脉宽整形电路发送的频率脉冲信号，第二整形电路接收下门限比较器单元的输出电平和脉宽整形电路发送的频率脉冲信号，当频率脉冲信号为高电平时，如果上门限比较器单元、下门限比较器单元输出都为高电平，则第一整形电路的JK触发器截止，第二整形电路的JK触发器输出低电平，控制积分器放电，减小压控电阻电压，使光电探测器的阴极电压增大，如果上门限比较器单元、下门限比较器单元输出都为低电平，则第一整形电路输出高电平，第二整形电路截止，控制积分器充电，增大压控电阻电压，使光电探测器的阴极电压减小，如果上门限比较器单元输出高电平、下门限比较器单元输出低电平，则第一整形整形电路输出高电平，第二整形电路输出低电平，控制积分器充放电处于平衡状态，不对光电探测器的阴极电压进行控制。所述的脉宽整形电路中的起始门限比较器单元的门限电压为-0.7V。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)本专利技术自动增益控制电路可以动态调节光电探测器的工作电压，与采用固定工作电压的工作方式相比，可以通过调节光电探测器的工作电压实现其系统增益的动态平衡；(2)本专利技术自动增益控制电路通过γ粒子能谱的峰值和谷值确定上门限比较电压和下门限比较电压，在光电探测器前端固定1μCi的基准放射源(137Cs),在加电工作状态可以实现对光电探测器系统增益的实时控制并保持稳定；(3)本专利技术自动增益控制电路使光电探测器在温度等外界环境条件变化的情况下具有系统增益的自适应调节能力，减小环境因素对γ光子探测的影响，可以实现较高的测量精度。附图说明图1为本专利技术光电探测器增益稳定控制电路原理框图；图2为本专利技术γ粒子能谱示意图；图3为本专利技术光电探测器受外界影响后的能谱示例图；图4为本专利技术放大电路结构图；图5为本专利技术脉宽整形电路结构图；图6为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电探测器系统增益稳定的控制电路，其特征在于包括：放大电路、脉宽整形电路、电压甄别电路和控制电压动态调节电路，其中：放大电路：将光电探测器阳极输出的电流脉冲信号转换为原始电压脉冲信号并进行放大，将放大后的原始电压脉冲信号送至电压甄别电路和脉宽整形电路；脉宽整形电路：获取门限电压，将放大后的原始电压脉冲信号与门限电压比较，去除幅度低于门限电压的无用脉冲信号，并将去除无用脉冲信号后的放大后的原始电压脉冲信号调制成脉宽和幅度固定的频率脉冲信号，并分别送至电压甄别电路和控制电压动态调节电路；电压甄别电路：同时接收频率脉冲信号和放大后的原始电压脉冲信号，利用频率脉冲信号对放大后的原始电压脉冲信号进行去重叠控制，得到连续的脉冲信号，将上门限比较电压、下门限比较电压分别与连续的脉冲信号比较，当连续脉冲信号幅度低于下门限电压时，输出两路高电平至控制电压动态调节电路，当连续脉冲信号幅度高于上门限电压时，输出两路低电平至控制电压动态调节电路，当连续脉冲信号幅度处于上门限电压和下门限电压之间时，同时输出一路高电平和一路低电平至控制电压动态调节电路；所述上门限比较电压与γ粒子能谱的峰值成正比，下门限比较电压与γ粒子能谱的谷值成正比；控制电压动态调节电路：接收电压甄别电路的输出电平，并接收脉宽整形电路发送的频率脉冲信号，当频率脉冲信号为高电平且电压甄别电路两路输出都为高电平，则控制光电探测器的阴极电压增大，当频率脉冲信号为高电平且电压甄别电路两路输出都为低电平，则控制光电探测器的阴极电压减小，当频率脉冲信号为高电平且电压甄别电路两路输出分别为高电平和低电平，则不对光电探测器的阴极电压进行控制。...

【技术特征摘要】
1.一种光电探测器系统增益稳定的控制电路，其特征在于包括：放大电路、
脉宽整形电路、电压甄别电路和控制电压动态调节电路，其中：
放大电路：将光电探测器阳极输出的电流脉冲信号转换为原始电压脉冲信
号并进行放大，将放大后的原始电压脉冲信号送至电压甄别电路和脉宽整形电
路；
脉宽整形电路：获取门限电压，将放大后的原始电压脉冲信号与门限电压
比较，去除幅度低于门限电压的无用脉冲信号，并将去除无用脉冲信号后的放
大后的原始电压脉冲信号调制成脉宽和幅度固定的频率脉冲信号，并分别送至
电压甄别电路和控制电压动态调节电路；
电压甄别电路：同时接收频率脉冲信号和放大后的原始电压脉冲信号，利
用频率脉冲信号对放大后的原始电压脉冲信号进行去重叠控制，得到连续的脉
冲信号，将上门限比较电压、下门限比较电压分别与连续的脉冲信号比较，当
连续脉冲信号幅度低于下门限电压时，输出两路高电平至控制电压动态调节电
路，当连续脉冲信号幅度高于上门限电压时，输出两路低电平至控制电压动态
调节电路，当连续脉冲信号幅度处于上门限电压和下门限电压之间时，同时输
出一路高电平和一路低电平至控制电压动态调节电路；所述上门限比较电压与
γ粒子能谱的峰值成正比，下门限比较电压与γ粒子能谱的谷值成正比；
控制电压动态调节电路：接收电压甄别电路的输出电平，并接收脉宽整形
电路发送的频率脉冲信号，当频率脉冲信号为高电平且电压甄别电路两路输出
都为高电平，则控制光电探测器的阴极电压增大，当频率脉冲信号为高电平且
电压甄别电路两路输出都为低电平，则控制光电探测器的阴极电压减小，当频
率脉冲信号为高电平且电压甄别电路两路输出分别为高电平和低电平，则不对
光电探测器的阴极电压进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种光电探测器系统增益稳定的控制电路，其
特征在于：所述的放大电路进行电压信号的放大是二级放大，第一级放大控制

\t在1.8V～2.1V，第二级放大为6V，将一级放大后的原始电压信号送至电压甄
别电路，二级放大后的原始电压脉冲信号送至脉宽整形电路。
3.根据权利要求2所述的一种光电探测器系统增益稳定的控制电路，其
特征在于：所述的脉宽整形电路包括起始门限比较器单元和双单稳触发器单元，
起始门限比较器单元获取门限电压，将二级放大后的原始电压脉冲信号与门限
电压比较，去除电路噪声引起的幅度低于门限电压的无用脉冲信号，并将去除
无用脉冲信号后的二级放大的原始电压脉冲信号送至双单稳触发器单元，双单
稳触发器单元将去除无用脉...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴世通，沈超，黄伟，刘靖雷，陈书通，王磊，白先民，雷江利，贾贺，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11