一种微弱光信号多级放大电路制造技术

一种微弱光信号多级放大电路，其特征是由光电探测器、前置放大电路、三级运算放大电路、一级放大检测电路组成；光电探测器与前置放大电路连接、前置放大电路分别连接到三级运算放大电路和一级放大检测电路；光电探测器接收到光信号后产生电流，经过前置放大电路后，输出电压信号，并将该信号同时输出到两路运算放大电路上：其中一路经过一级放大检测电路放大后输出直流信号，用于检测光信号直流大小；另一路经过三级运算放大电路放大后输出电压脉冲信号，用于检测光强变化。本发明专利技术实现不对微米级别的物质的准确测定，可以有效地抑制干扰，提高信噪比，得到有效的光信号。

【技术实现步骤摘要】
一种微弱光信号多级放大电路
本专利技术属于信号放大处理领域，尤其涉及一种微弱光信号多级放大电路。
技术介绍
利用光对物质的照射所产生的光强变化(如光的透射、散射、吸收等)来实现测定物质的结构及形态的方法已经广泛用于军事、工业、环境及医疗等领域。但是大多数光信号转换电路只是简单的光信号转化成直流电压信号进行一级或二级放大，且放大的直流信号一般是10mv以上的级别，只需要放大100～500倍左右就可以满足设计需求。微弱交流光信号检测的一般办法是通过光电探测器将微弱的光信号转换成为微弱电信号脉冲，然后再通过电路放大，将这个微弱电信号转变为可处理的电信号。微弱光信号检测的难点在于光电器件接收到的光信号和转换后的电信号都很微弱很容易淹没在各种噪声中，使得通过光电探测器转换后的光信号的信噪比很大。为了得到有效的信号以便于后续软件的分析处理，从而实现对微米级别的物质(比如微粒)的准确测定，设计出低噪声、高精度光电放大电路是非常重要的。
技术实现思路
本专利技术提供一种微弱光信号多级放大电路，实现对微弱光信号的有效放大和甄别。该电路能够有效的抑制共模干扰，提高信号的信噪比。本专利技术是通过以下技术方案实现的。本专利技术所述的微弱光信号多级放大电路，由光电探测器、前置放大电路、三级运算放大电路、一级放大检测电路组成。光电探测器与前置放大电路连接、前置放大电路分别连接到三级运算放大电路和一级放大检测电路。光电探测器接收到光信号后产生电流，经过前置放大电路后，输出电压信号，之后将该信号同时输出到两路运算放大电路上，其中一路经过一级放大检测电路放大后输出直流信号，用于检测光信号直流大小；另一路经过三级运算放大电路放大后输出电压脉冲信号，用于检测光强变化。第一级运算放大电路具有隔断直流信号的作用，同时可以将交流信号放大。放大后的交流信号再输出到第二级运算放大电路，经放大后的信号最后输入到第三级运算放大电路，最终经过三级放大电路得到1v～5v有效的脉冲信号。更进一步说，本专利技术的技术方案是：光电探测器U6探测到光信号后，获取到光信号的微弱变化后，将产生一个电流，通过由U3、R9、R11、C19、C11、C12、C13、C20、C21组成的前置放大电路，形成电压信号后，一路进入主要由U1B、R6、R5、C10组成的一级放大检测电路，放大后输出直流信号，用于检测光信号直流大小；另一路进入主要由U1A、R7、R8、R10、R3、C7组成的第一级运算放大电路，放大后的信号再经过主要由U5B、R13、R2、R17、C27组成的第二级运算放大电路，之后再经过主要由U5A、R16、R15、R14、C24、FB2组成的第三级运算放大电路，得到1v～5v有效的脉冲信号。其中，FB2用于滤除高频信号。本专利技术的有益效果是可以充分的检测到微米级微粒带来的微弱的光信号变化，得到信噪比大且有效的光信号，以供后续软件分析处理。附图说明图1为本专利技术的电路结构框图。其中In为微粒通过光照后产生的微弱信号的输入端，A1为前置放大电路，A2为一级放大检测电路，A3为第一级运算放大电路，A4为第二级运算放大电路，A5为第三级运算放大电路。S1为经一级放大检测电路输出的直流信号，S2为经过三级运算放大电路输出的光脉冲信号。图2为本专利技术的一个实施例的电路图。具体实施方式本专利技术将结合附图，通过以下实施例作进一步说明。实施例。图1为本专利技术的电路结构框图。其中In为微粒通过光照后产生的微弱信号的输入端，A1为前置放大电路，A2为一级放大检测电路，A3为第一级运算放大电路，A4为第二级运算放大电路，A5为第三级运算放大电路。S1为经一级放大检测电路输出的直流信号，S2为经过三级运算放大电路输出的光脉冲信号。图2为本实施例的电路原理图。(1)光电探测器与前置放大电路部分。该电路由外部直流电源提供±5V，电路主要由U3、U6、R9、R11、C11、C12、C13、C19、C20、C21组成，C12、C13组成+5V电源的滤波电路，C20、C21组成-5V电源的滤波电路。U6的一端接地，另一端连接到U3的第4脚，U3的第3脚接地，R11与C19并联后滤波电路的一端连接U3的第4脚，另一端与R9串联，R9的另一端连接U3的第1脚，R9和C11并联。其中R9和R11为200KΩ，C11和C19为1pF，C12和C20为10nF，C13和C21为1μF。光电探测器U6选用滨松S10783，前置放大芯片U3选用TI公司OPA656。(2)一级放大检测电路部分。该电路主要由U1B、R11、R5、R6、C1、C10组成。放大倍数约为4倍。R5与C10并联后的滤波电路连接在U1B的第6脚和第7脚之间，R6的一端连接在U3的第1脚，另一端连接在U1B的第6脚。R1的一端连接在U1B的第7脚，另一端连接到直流信号的输出端S1。C1的一端连接到R11和S1之间。另一端接地。从U1B输出的直流信号经过R14与C1组成的低通滤波器后输出到S1端口。其中R1和R5为33KΩ，R6为8.2KΩ，C1为10nF，C10为220pF。(3)三级运算放大电路。第一级运算放大电路：主要由U1A、R3、R4、R7、R8、R10、C7组成，交流信号的放大倍数约为100倍，直流信号放大倍数为0，实现了隔断直流信号，放大交流信号的目的。C8、C9组成+5V电源的滤波电路，C2、C3组成-5V电源的滤波电路。R3与C7并联后连接在U1A的第2脚和第1脚之间，R8的一端连接在U3的第1脚，另一端连接在R10的一端，R10的另一端连接在U1A的第2脚。R4连接在U1A的第3脚与地之间。R7的一端连接在R8和R10之间，另一端连接在U1A的第3脚。C15的一端连接在R4和R7之间，另一端接地。其中R3和R4为33KΩ，R7和R10为2.7KΩ，R8为0Ω，C1为10pF，C10为220pF，C2和C9均为1μF，C3和C8均为10nF。第二级运算放大电路：该电路主要由U5B、R2、R12、R13、R17、C27组成，放大倍数约为5.5倍。R17与C27并联后的滤波电路连接在U5B的第6脚和第7脚之间。R13的一端连接在U1A的第1脚，另一端与U5B的第2脚相连。R12连接在U5B的第1脚与地之间。R2连接在U5B的第6脚与地之间。其中R2和R13为1.5KΩ，R12和R17为8.2KΩ，C27为33pF。第三级运算放大电路：该电路主要由U5A、R14、R15、R16、C24、FB2组成，放大倍数约为6.5倍。C18、C22组成+12V电源的滤波电路，C28、C29组成-12V电源的滤波电路。R14与C24并联后的滤波电路连接在U5A的第2脚和第1脚之间。R15连接在U5A的第2脚和地之间。R16连接在U5B的第7脚和U5A的第3脚之间。FB2连接在U5A的第1脚和信号输出点S2之间。其中R14为8.2KΩ，R15和R16为1.5KΩ，C24为33pF，FB2为33μH的电感。U1A、U1B为同一芯片上的两个独立放大通道，U5A、U5B为同一芯片上的两个独立放大通道。选用的都是AD公司的AD8672A。本实施例中，该多级放大电路已经批量用于实际应用，经测试，可以有效地抑制干扰，提高信噪比，得到有效的光信号。以上所述仅为本专利技术的优选实施例，并非因此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微弱光信号多级放大电路，其特征是由光电探测器、前置放大电路、三级运算放大电路、一级放大检测电路组成；光电探测器与前置放大电路连接、前置放大电路分别连接到三级运算放大电路和一级放大检测电路；光电探测器接收到光信号后产生电流，经过前置放大电路后，输出电压信号，并将该信号同时输出到两路运算放大电路上：其中一路经过一级放大检测电路放大后输出直流信号，用于检测光信号直流大小；另一路经过三级运算放大电路放大后输出电压脉冲信号，用于检测光强变化。

【技术特征摘要】
1.一种微弱光信号多级放大电路，其特征是由光电探测器、前置放大电路、三级运算放大电路、一级放大检测电路组成；光电探测器与前置放大电路连接、前置放大电路分别连接到三级运算放大电路和一级放大检测电路；光电探测器接收到光信号后产生电流，经过前置放大电路后，输出电压信号，并将该信号同时输出到两路运算放大电路上：其中一路经过一级放大检测电路放大后输出直流信号，用于检测光信号直流大小；另一路经过三级运算放大电路放大后输出电压脉冲信号，用于检测光强变化。2.根据权利要求1所述的微弱光信号多级放大电路，其特征是所述的三级运算放大电路中的第一级运算放大电路可隔断直流信号放大交流信号。3.根据权利要求1所述的微弱光信号多级放大电路，其特征是所述的光电探测器为U6，前置放大电路由U3、R9、R11、C11、C12、C13、C19、C20、C21组成，C12、C13组成+5V电源的滤波电路，C20、C21组成-5V电源的滤波电路；U6的一端接地，另一端连接到U3的第4脚，U3的第3脚接地，R11与C19并联后滤波电路的一端连接U3的第4脚，另一端与R9串联，R9的另一端连接U3的第1脚，R9和C11并联；其中R9和R11为200KΩ，C11和C19为1pF，C12和C20为10nF，C13和C21为1μF。4.根据权利要求1所述的微弱光信号多级放大电路，其特征是所述的一级放大检测电路由U1B、R11、R5、R6、C1、C10组成；R5与C10并联后的滤波电路连接在U1B的第6脚和第7脚之间，R6的一端连接在U3的第1脚，另一端连接在U1B的第6脚；R1的一端连接在U1B的第7脚，另一端连接到直流信号的输出端S1；C1的一端连接到R11和S1之间，另一端接地；从U1B输出的直流信号经过R14与C1组成的低通滤波器后输出到S1端口；...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡琳，杨辉，聂子坤，刘轶，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：江西,36