一种带有差分放大功能的小型化光电探测器制造技术

本发明专利技术公开的一种带有差分放大功能的小型化光电探测器，属于光电技术及电子集成电路技术领域。本发明专利技术主要由光电探测模块和差分放大电路模块组成。光电探测模块负责收集待测激光器的出射光信号，包括两套光电二极管和两套保护外壳。差分放大电路模块用于对探测信号进行差分放大处理，主要由第一级放大电路、两路电压跟随器、第二级差分放大电路组成。在第一级放大电路中包含两条平行的放大电路支路，输入来源于光电探测模块探测到的光电流，两条放大电路分别对两路光电流信号进行放大后输出做后续差分放大处理。要解决的技术问题为提供高敏感度、高信噪比、小型化、高带载能力、带有差分放大功能的小型化光电探测器，能够均衡分布前后两级大电路的增益。

A miniature photoelectric detector with differential amplification function

The invention discloses a miniaturized photoelectric detector with differential amplifying function, which belongs to the photoelectric technology and the electronic integrated circuit technology field. The invention is mainly composed of an optoelectronic detection module and a differential amplifying circuit module. The photoelectric detection module is responsible for collecting the outgoing light signals of the laser to be tested, including two sets of photodiodes and two sets of protective shells. The differential amplifier module is used for differential amplification of the detection signal, which is mainly composed of the first amplifier circuit, two voltage follower and second differential amplifier circuit. In the first stage amplifier circuit, there are two parallel amplifying circuit branches, and the input is derived from the photocurrent detected by the photoelectric detection module. The two amplifier circuits amplify the two photocurrent signals and then output them for subsequent differential amplification processing. The technical problems to be solved are to provide high sensitivity, high signal to noise ratio (SNR), miniaturization, high carrying capacity, and miniaturization of photoelectric detector with differential amplification function, which can balance the gain of two stage large circuits before and after distribution.

【技术实现步骤摘要】
一种带有差分放大功能的小型化光电探测器
本专利技术涉及光电技术及电子集成电路
，尤其涉及一种用于探测激光并对光电流进行差分放大的低噪声、高带载能力、小型化光电探测器。
技术介绍
目前，光电探测器在激光稳频、激光锁相、激光拍频等光电
中都有重要的应用价值。而带有差分放大功能的光电探测器，可以根据目标激光的功率，将微弱光功率信号转化成电流信号并完成差分放大的处理，为激光信号处理奠定了基础。带有差分放大功能的小型化光电探测器将光电子技术和电子电路技术结合为一体。主要由光电二极管、放大电路、电压跟随电路、差分电路构成。带有差分放大功能的光电探测器的光电二极管可以接收光路传来的激光，将光强信号转化成电流信号，通过电路板第一级运算放大器输入端的前置下拉电阻将电流信号转化成电压信号，并通过差分放大电路的两级运算放大器对两束探测光进行电压差分放大处理。若要提高带有差分放大功能的光电探测器的性能，必须提高光电二极管和放大电路的性能。一般来说，光电探测器能够处理微弱的激光信号，这就要求光电探测器的光电二极管具有较高的辐射灵敏度并且放大电路具有较高的增益。但是，当放大倍数比较大时，在放大有效光电压信号的同时噪声信号也得以放大，使得光电探测信号的信噪比较低，带宽下降。因此，需要合理地分布前后级放大电路的增益。传统的差分放大电路往往由于光电二极管的阻抗大，导致光电探测器的带载能力不够。此外，在实际使用过程中，对光电探测器的尺寸也有限制要求。
技术实现思路
针对传统的带有差分放大功能的探测器所存在的上述技术问题，本专利技术公开的一种带有差分放大功能的小型化光电探测器要解决的技术问题为：提供一种高敏感度、高信噪比、小型化、高带载能力、带有差分放大功能的光电探测器，能够均衡分布前后两级大电路的增益。本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的。本专利技术公开的一种带有差分放大功能的小型化光电探测器，外围设备为待测的激光器，激光器的出射光作为待测对象入射到带有差分放大功能的小型化光电探测器中，本专利技术中的光电探测器的相应波段近320-1100nm，可覆盖紫外光、可见光、近红外波段。本专利技术公开的一种带有差分放大功能的小型化光电探测器，主要由光电探测模块和差分放大电路模块两部分组成。前端的光电探测模块主要负责收集待测激光器的出射光信号。所述光电探测模块包括两套光电二极管和两套保护外壳。其中，第一套光电二极管和保护外壳包括第一双管脚光电二极管、第一探测器保护外壳、第一SMA信号线端子。第二套光电二极管和保护外壳包括第二双管脚光电二极管、第二探测器保护外壳、第二SMA信号线端子。后端的差分放大电路模块能够对两套光电二极管的探测信号进行差分放大处理。所述差分放大电路模块主要由第一级放大电路、两路电压跟随器、第二级差分放大电路组成。在第一级放大电路中包含两条平行的放大电路支路，输入来源于前端光电探测模块探测到的光电流，两条放大电路分别对两路光电流信号进行放大后输出做后续差分放大处理。根据实验需求，第一级放大电路的增益优选26dB，第一级放大电路中两支放大电路的增益设计相同。后端的差分放大电路模块包括第一运算放大器，第二运算放大器、第三运算器放大器、第四运算放大器、第五运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第三SMA端口、第四SMA端口、第五SMA端口、第六SMA端口、第七SMA端口、第一双头排针、第二双头排针、第三三头排针、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容、第九电容、第十电容、第十一电容、第十二电容。所述的第一级放大电路包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第二电容、第三电容、第八电容、第九电容、第三SMA端口、第四SMA端口、第一双头排针、第二双头排针。所述的两路电压跟随器包括第四运算放大器、第五运算放大器、第五电容、第六电容、第十一电容、第十二电容。所述的第二级差分放大电路包括第七电阻、第八电阻、第三运算器放大器、第十电阻、第四电容、第十电容、第七SMA端口。上述带有差分放大功能的小型化光电探测器的光电探测模块和差分放大电路模块两部分连接方式如下。第一套光电探测模块的连接方式为，第一双管脚光电二极管的正极接第三SMA端口的信号输入端，第一双管脚光电二极管的负极接第三SMA端口的屏蔽层。第二套光电探测模块与第一套光电探测模块的连接方式相同。光电二极管感应外围激光器的出射光强，将光信号转化成电流信号输出给具有差分放大电路模块。差分放大电路模块的连接方式体现为第一级放大电路、两路电压跟随器、第二级差分放大电路的具体连接方式。第一级放大电路中第一支路的连接方式为，第一电阻的左端接第三SMA端口的信号输入端，第一电阻的右端接第一运算放大器的反相输入端，第三SMA端口的屏蔽层接地。第二电阻的左端接地，第二电阻的右端接第一运算放大器的正相输入端。第三电阻的左端接第一电阻的右端，第三电阻的右端接第一运算放大器的信号输出端。第一运算放大器的信号输出端接电压跟随器中第四运算放大器的正相输入端，同时，第一运算放大器的信号输出端接第一双头排针的左端。第一级放大电路中第二支路的连接方式为，第四电阻的左端接第四SMA端口的信号输入端，第四电阻的右端接第二运算放大器的反相输入端，第四SMA端口的屏蔽层接地。第五电阻的左端接地，第五电阻的右端接第二运算放大器的正相输入端。第六电阻的左端接第四电阻的右端，第六电阻的右端第二运算放大器的信号输出端。第二运算放大器的信号输出端接第五运算放大器的正相输入端，同时，第二运算放大器的信号输出端接第二双头排针的左端。与第一级放大电路中第一支路输出电压跟随器的连接方式为，第四运算放大器的反相输入端接第四运算放大器的信号输出端，同时，第四运算放大器的信号输出端接第五SMA端口的信号输入端，第五SMA端口的屏蔽层接地。与第一级放大电路中第二支路输出电压跟随器的连接方式为，第五运算放大器的反相输入端接第五运算放大器的信号输出端，同时，第五运算放大器的信号输出端接第六SMA端口的信号输入端，第六SMA端口的屏蔽层接地。第二级差分放大电路的连接方式为，第七电阻的左端接第一双头排针的右端，第七电阻的右端接运算放大器的反相输入端，第八电阻的左端接第二双头排针的右端，第八电阻的右端接运算放大器的正相输入端，第九电阻的左端接运算放大器的正相输入端，第九电阻的右端接地。第十电阻的左端接运算放大器的反相输入端，第十电阻的右端接运算放大器的信号输出端，运算放大器的信号输出端接第七SMA端口的信号输入端，第七SMA端口的屏蔽层接地。第一运算放大器～第五运算放大器的电压正极均接第三三头排针的左(上)端正电源VCC，电压负极均接第三三头排针的右(下)端负电源VEE。第一电容的左端接正电源VCC，第一电容的右端接地。第二电容的左端接第一运算放大器的正电源接口，第二电容的右端接地。第八电容的左端接第一运算放大器的负电源接口，第八电容的右端接地。第三电容的左端接第二运算放大器的正电源接口，第三电容的右端接地。第八电容的左端接第二运算放大器的负电源接口，第八电容的右端接地。第四电容的左端接运算放大器的正电源接口，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带有差分放大功能的小型化光电探测器，外围设备为待测的激光器，激光器的出射光作为待测对象入射到带有差分放大功能的小型化光电探测器中；其特征在于：主要由光电探测模块和差分放大电路模块两部分组成；前端的光电探测模块主要负责收集待测激光器的出射光信号；所述光电探测模块包括两套光电二极管和两套保护外壳；后端的差分放大电路模块用于对两套光电二极管的探测信号进行差分放大处理；所述差分放大电路模块主要由第一级放大电路、两路电压跟随器、第二级差分放大电路组成；在第一级放大电路中包含两条平行的放大电路支路，输入来源于前端光电探测模块探测到的光电流，两条放大电路分别对两路光电流信号进行放大后输出做后续差分放大处理。

【技术特征摘要】
1.一种带有差分放大功能的小型化光电探测器，外围设备为待测的激光器，激光器的出射光作为待测对象入射到带有差分放大功能的小型化光电探测器中；其特征在于：主要由光电探测模块和差分放大电路模块两部分组成；前端的光电探测模块主要负责收集待测激光器的出射光信号；所述光电探测模块包括两套光电二极管和两套保护外壳；后端的差分放大电路模块用于对两套光电二极管的探测信号进行差分放大处理；所述差分放大电路模块主要由第一级放大电路、两路电压跟随器、第二级差分放大电路组成；在第一级放大电路中包含两条平行的放大电路支路，输入来源于前端光电探测模块探测到的光电流，两条放大电路分别对两路光电流信号进行放大后输出做后续差分放大处理。2.如权利要求1所述的一种带有差分放大功能的小型化光电探测器，其特征在于：所述的前端的光电探测模块中，第一套光电二极管和保护外壳包括第一双管脚光电二极管(1-a)、第一探测器保护外壳(2-a)、第一SMA信号线端子(3-a)；第二套光电二极管和保护外壳包括第二双管脚光电二极管(1-b)、第二探测器保护外壳(2-b)、第二SMA信号线端子(3-b)；所述的后端的差分放大电路模块包括第一运算放大器(4)，第二运算放大器(5)、第三运算器放大器(6)、第四运算放大器(7)、第五运算放大器(8)、第一电阻(9)、第二电阻(10)、第三电阻(11)、第四电阻(12)、第五电阻(13)、第六电阻(14)、第七电阻(15)、第八电阻(16)、第九电阻(17)、第十电阻(18)、第三SMA端口(19)、第四SMA端口(20)、第五SMA端口21、第六SMA端口(22)、第七SMA端口(23)、第一双头排针(24)、第二双头排针(25)、第三三头排针(26)、第一电容(27)、第二电容(28)、第三电容(29)、第四电容(30)、第五电容(31)、第六电容(32)、第七电容(33)、第八电容(34)、第九电容(35)、第十电容(36)、第十一电容(37)、第十二电容(38)；所述的第一级放大电路包括第一运算放大器(4)、第二运算放大器(5)、第一电阻(9)、第二电阻(10)、第三电阻(11)、第四电阻(12)、第五电阻(13)、第二电容(28)、第三电容(29)、第八电容(34)、第九电容(35)、第三SMA端口(19)、第四SMA端口(20)、第一双头排针(24)、第二双头排针(25)；所述的两路电压跟随器包括第四运算放大器(7)、第五运算放大器(8)、第五电容(31)、第六电容(32)、第十一电容(37)、第十二电容(38)、第五SMA端口21、第六SMA端口(22)；所述的第二级差分放大电路包括第七电阻(15)、第八电阻(16)、第三运算器放大器(6)、第十电阻(18)、第四电容(30)、第十电容(36)、第七SMA端口(23)。3.如权利要求2所述的一种带有差分放大功能的小型化光电探测器，其特征在于：第一套光电探测模块的连接方式为，第一双管脚光电二极管(1-a)的正极接第三SMA端口(19)的信号输入端，第一双管脚光电二极管(1-a)的负极接第三SMA端口(19)的屏蔽层；第二套光电探测模块与第一套光电探测模块的连接方式相同；光电二极管感应外围激光器的出射光强，将光信号转化成电流信号输出给具有差分放大电路模块；差分放大电路模块的连接方式体现为第一级放大电路、两路电压跟随器、第二级差分放大电路的具体连接方式；第一级放大电路中第一支路的连接方式为，第一电阻(9)的左端接第三SMA端口(19)的信号输入端，第一电阻(9)的右端接第一运算放大器(4)的反相输入端，第三SMA端口(19)的屏蔽层接地；第二电阻(10)的左端接地，第二电阻(10)的右端接第一运算放大器(4)的正相输入端；第三电阻(11)的左端接第一电阻(9)的右端，第三电阻(11)的右端接第一运算放大器(4)...

【专利技术属性】
技术研发人员：马慧娟，王宇，季俊云，孟超，李丁，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11