特别用于激光风速计的模拟放大器件制造技术

一种模拟放大器件，其包括：-第一级(28)，其包括具有共基极的晶体管(36)，该晶体管在其发射极或源极接收调制输入电流，第一级的输出信号对应于集电极的信号，-第二级(30)，其由下一个放大器构成，所述放大器包括具有共集电极或漏极配置的晶体管(38)，-第三级(32)，其包括具有共发射极配置的晶体管(40)，以及-第四级(34)，其是放大级，具有允许一方面实现放大，另一方面实现阻抗匹配的装置。应用于光学返回注入的激光风速计。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种模拟放大器件，其尤其适用于激光风速计，例如具有光学返回注 入（opticalretro-injection)的激光风速计。
技术介绍
因此，本专利技术属于电子器件领域，更具体而言属于放大器领域。传统地，使用探测 器测量物理量的大小。于是，探测器提供表示所测物理量级的电信号。有些探测器提供的 信号可以直接使用。而对另一些探测器而言，所提供的信号必须经放大后才能使用。 因此，对于要在同一时间显示升高的增益、宽带宽和低噪音的放大器而言存在问 题。这些放大器用于处理具有非常小的调制指数的信号。这意味着相对于信号的平均值， 信号的变化非常小。因此，在任何情况下，该信号都淹没在固有噪音中。 在激光风速计领域就发现该问题。在该领域中，使用激光束和确定风速的探测器 通过分析被悬浮空中的微粒反射的光束来测量风速。通过比较反射的发光信号的频率和应 对的入射信号的频率进行测量。两信号频率的差值是粒子速度的函数，且被称为"多普勒效 应"。 在激光风速计中，使用光电二极管作为测量探测器。光电二极管接收入射光和反 射光，发射相对应的信号。相较对应于入射光的信号而言，对应于反射光的信号非常微弱。 在该风速计中，需要测量所提供信号中的对应于反射光的部分。 激光风速计已被公开，例如文献W0-2011/042678。该文献中记载的器件包括用于 发射激光束的装置，该光束被称为发射光，在预定焦距聚焦发射光的装置，接收被空气中存 在的微粒反射的发射光的装置，该光束被称为反射光，以及传输介于发射光和反射光之间 的干涉信号的装置，通过处理该信号推导出微粒的速度。传输装置包括激光二极管，接收装 置通过自混合与激光二极管相关。该风速计也称为具有光学返回注入的激光风速计。 文献DE-2643892公开了一种放大电路，其一方面表现了具有共基极配置的 三极管阶段，并作为输出阶段，另一方面表现了具有共集电极配置的三极管攻击阶段 (transistorizedattackstage)，其中，攻击阶段和输出阶段通过匹配电路连接，该匹配 电路的输入阻抗远大于其输出阻抗。该文献中所提的电路具有显著的输入阻抗。如果该阻 抗耦合到一个光电二极管的结电容，将会明显限制系统的带宽。 而且，具有运算放大器的跨阻抗放大器是已知的，其中提供电压的输出端通过 电阻心和接收输入电流iin的负向输入端连接。因此，该配置的增益对应于电阻Rf。考虑 到现有技术中的运算放大器，对于如上文所提的相较于平均信号值而言信号的变化量非常 小的信号而言，并不能有效地使用该配置。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是得到较低的噪音等级（例如比包括运算放大器的跨阻 抗放大器的噪音等级低），但保留满意的增益，带宽和输入/输出的阻抗，以及有利地稳定 的性能而没有振荡风险。 因此，本专利技术的目的是提供具有出色性能的放大器以及使用该放大器特别用于具 有光学返回注入的激光风速计的光电探测模块中。然而，根据本专利技术的放大器也能用于其 他的小信号叠加在大信号上的应用中。 根据本专利技术的器件有利地具有宽带宽。由噪声谱密度定义的放大器件的噪音将被 限制。而放大器提供的增益将很显著。 放大器优选地具有并不干扰其优良特性的供给。 当放大器应用于激光风速计的探测模块时，该放大器具有的宽带宽使之可能在较 大速度范围内测量风速。在此应用中，放大器接收来自光电二极管的调制电流，该光电二极 管是激光风速计的探测器的一部分。于是，返回放大器输入端的噪音将大于光电二极管的 噪音。放大器的增益应该满足后端的输出端噪音应显著大于用于风速计探测模块中的模数 转换器的噪音。 在具有光学回注的激光风速计领域，通过放大电子技术应该能提升风速计性能。 举例来说，在本专利技术的初始部分，说明书提到需同时具有一个大于50kD的跨阻抗增益 Vwt/iin(即，电路输出电压与从输入电流的关系），一个在源极阻抗之前的低输入阻抗（也 即低于100D)，与9X1(T23A2/HZ等值的返回低输入端的噪音，大于100MHz的带宽以及一个 具有50Q的输出阻抗。 为了得到允许该性能实现的放大电路，本专利技术提出了一个包括四级级联的模拟放 大器件，一个用于接收调制电流的输入端，以及一电压输出端，器件还包括接地电压和供给 电压。 根据本专利技术，该器件包括： -第一级，其包括具有共基极或阵列（array)配置的晶体管，该晶体管通过其发 射极或源极处的电容接收调制输入电流，并且第一级的输出信号对应于集电极或漏极的信 号， _第二级，其由下一个放大器构成，所述放大器包括具有共集电极或漏极配置的晶 体管，该晶体管的基极或阵列接收第一级的输出信号，集电极或漏极连接供给电压，发射极 或源极通过一电阻接地并且提供第二级的输出信号， _第三级，其包括具有共发射极或共源极配置的晶体管，该配置与发射极或源极的 电阻解耦合，其中基极或阵列通过电容接收第二级的输出信号以及输出信号对应于集电极 或漏极的信号， -第四级，其是放大级，允许一方面实现放大，另一方面实现阻抗匹配。 该多级结构能获得显著增益，使用所提的晶体管能得到具有运算放大器的放大器 件所不能获得的性能。在激光风速计领域，此处所提的新型结构使所执行的风速测量的性 能显著提升。 可以使用包括基极，发射极和集电极的"传统"晶体管或包括作为其一部分的阵列 (array)、源极、漏极的场效应晶体管实施本专利技术。 在根据本专利技术的模拟放大器件的一个优选实施例中，在第一级中，发射极（或源 极）也通过电阻接地，基极通过电容接地，保持基极电势接近于接地极电势，以及集电极通 过电阻连接供给电压。 本专利技术的一个有利的方式是，在第三级中，基极或阵列极化为接近接地极电压的 电压，发射极或源极通过RC电路接地，集电极或漏极通过电阻连接供给电压。 在一个实施例中，第四级能包括运算放大器，该运算放大器在其非反相的输入端 通过一电容接收第三级的输出信号，其中运算放大器的输出端对应于放大器件的输出端。 在该实施例中，运算放大器的反相输入端通过电阻以及串联电容接地，输出端通过电阻连 接反相输入端，运算放大器的非反相输入端极化为大致对应于供给电压一半的电压值。 可以提供一个变换例，第四级一方面包括具有晶体管的放大电路，另一方面包括 可能也具有晶体管的跟随电路（followingcircuit)。放大电路例如可包括共发射极（或 源极）配置，而跟随电路能具有第二级的配置类型。此处使用的运算放大器优选地是一个 具有逆反应电流放大器，该放大器的动态性能好于具有电压逆反应的运算放大器。 也有可能想到第四级是晶体管和运算放大器的组合配置。 此处所提的第四级的不同结构允许同时实现放大和阻抗匹配。 根据本专利技术的模拟放大器件，第一级中使用的晶体管有利地是NPN型晶体管，因 为该晶体管的过渡频率大于PNP型晶体管。 第二级的晶体管优选地具有和第一级晶体管相同的特性。因此，其增加的电荷容 量接近于基极集电极间的容量，这导致截止频率以因子2而当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟放大器件，其包括级联的四级(28，30，32，34)，接收调制电流的输入端，以及电压输出端，所述器件还包括接地极和供给电压，其特征在于，‑第一级(28)，其包括具有共基极或阵列配置的晶体管(36)，该晶体管通过其发射极或源极处的电容(C1)接收调制输入电流，所述第一级的输出信号对应于集电极或漏极的信号，‑第二级(30)，其由下一个放大器构成，所述下一个放大器包括具有共集电极或漏极配置的晶体管，该晶体管的基极或阵列接收所述第一级(28)的输出信号，集电极或漏极连接供给电压，发射极或源极通过电阻(R5)接地并且提供所述第二级(30)的输出信号，‑第三级(32)，其包括具有共发射极或共源极配置的晶体管(40)，该配置与发射极或源极的电阻解耦合，其中基极或阵列通过电容(C3)接收所述第二级(30)的输出信号并且输出信号对应于集电极或漏极的信号，‑第四级(34)，其是放大级，允许一方面实现放大，另一方面实现阻抗匹配。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗朗西斯·博尼，拉斐尔·泰塞雷，
申请(专利权)人：爱普西莱恩公司，图卢兹国立综合理工学院，
类型：发明
国别省市：法国;FR