一种基于正交锁相放大技术的激光信号检测电路及装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于正交锁相放大技术的激光信号检测电路，包括前置电路和两个后置电路，前置电路的输出端同时连接两个后置电路的输入端；前置电路由前置放大电路、带通滤波电路和同相放大电路串联构成，后置电路由AD630乘法电路、低通滤波电路和放大偏置电路串联构成；一种基于正交锁相放大技术的激光信号检测装置，包括激光探测器、检测器和两个模拟数字转换器；检测器包括壳体，壳体内部安装有激光信号检测电路；激光探测器的输出端连接前置放大电路的输入端，两个模拟数字转换器的输入端分别连接两个后置电路中放大偏置电路的输出端；本实用新型专利技术能够保证在强背景噪声下提取出有效的微弱激光信号，不受相位差的影响。响。响。

【技术实现步骤摘要】
一种基于正交锁相放大技术的激光信号检测电路及装置


[0001]本技术涉及一种激光信号检测电路及装置，特别是涉及一种基于正交锁相放大技术的激光信号检测电路及装置。

技术介绍

[0002]对激光信号进行分析时，需要测量激光信号的量值，激光信号的量值可由检测获得相关量值后再进行相应计算得到。在对激光信号进行检测获取相关量值的过程中，关键在于在强背景噪声下提取出有效的微弱激光信号。对于信号的提取一般采用直接背景扣除的方法，但是该种方法要求信号强度较高且背景噪声稳定，而一般情况下激光信号较微弱，此种方法并不适用。锁相放大器，也称为相位检测器，是一种可以从干扰极大的环境中分离出特定载波频率信号的放大器，信噪比可低至
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60dB，甚至更低。由此，出现了采用单通道锁相放大方法提取激光信号的技术手段。而采用单通道锁相放大方法容易受相位差的影响，会出现相位差引入的误差问题。

技术实现思路

[0003]本技术的目的在于提供一种基于正交锁相放大技术的激光信号检测电路及装置，能够在强背景噪声下提取出有效的微弱激光信号，不受相位差的影响。
[0004]本技术提供了一种基于正交锁相放大技术的激光信号检测电路，包括前置电路和两个后置电路，前置电路的输出端同时连接两个后置电路的输入端；所述前置电路由前置放大电路、带通滤波电路和同相放大电路串联构成，后置电路由AD630乘法电路、低通滤波电路和放大偏置电路串联构成；所述前置放大电路用于接收激光信号转换的电流信号，并将电流信号放大成可用于后级电路处理的电压信号；所述两个后置电路中的AD630乘法电路采用两个频率相同相差为90
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的方波电压信号分别对同相放大电路输出的电压信号进行乘法运算处理。
[0005]对本技术技术方案的进一步限定，所述前置放大电路包括运算放大器芯片U1、运算放大器芯片U2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R10、变阻器R16、变阻器R17、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电容C18、电容C19、电容C20、电容C21正电源一、负电源一、正电源二和负电源二；所述运算放大器芯片U1的反向信号输入端为激光信号输入端，电容C12和电阻R4并联后连接在运算放大器芯片U1的反向信号输入端与运算放大器芯片U1的输出端之间；所述运算放大器芯片U1的同相信号输入端接地；所述负电源一同时连接运算放大器芯片U1的负电源输入端和电容C15的第一端，电容C15的第二端接地，电容C13与电容C15并联；所述正电源一同时连接运算放大器芯片U1的正电源输入端和变阻器16的中间端，变阻器16中电阻体的第一端连接运算放大器芯片U1的其中一个增益设置端，第二端连接运算放大器芯片U1的另一个增益设置端，电容C18与电容C19并联后连接在变阻器16的中间端与接地之间；所述运算放大器芯片U1的输出端和运算放大器芯片U2的反向信号输入端之间串联有电阻R6和电阻R7，电容C17
的第一端连接电阻R6和电阻R7之间的连接点，第二端接地；所述电容C11与电阻R3并联后连接在运算放大器芯片U2的反向信号输入端和运算放大器芯片U2的输出端之间；所述运算放大器芯片U2的同相信号输入端连接电阻R10的第一端，电阻R10的第二端接地；所述负电源二同时连接运算放大器芯片U2的负电源输入端和电容C16的第一端，电容C16的第二端接地，电容C14与电容C16并联；所述正电源二同时连接运算放大器芯片U2的正电源输入端和变阻器17的中间端，变阻器R17中电阻体的第一端连接运算放大器芯片U2的其中一个增益设置端，第二端连接运算放大器芯片U2的另一个增益设置端，电容C20与电容C21并联后连接在正电源二与接地之间；所述运算放大器芯片U2的输出端连接电感L1的第一端，电感L1的第二端为前置放大电路的输出端。本技术中前置放大电路采用第一级跨阻放大电路实现I
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V转换，再通过二级反向电路实现负电压转正电压，从而将接收的电流信号放大成可用于后级电路处理的电压信号。具体为选用低偏置电流、低温漂的运算放大器U1，R4和C12构成低通滤波电路，组成第一级跨阻放大电路；由于通过第一级跨阻电路输出的为负压信号，再通过二级反向电路转换成正压输出。
[0006]对本技术技术方案的进一步限定，所述带通滤波电路包括运算放大器芯片U9A、运算放大器芯片U9B、电阻R81、电阻R82、电阻R83、电阻R85、电容C30、电容C31、电容C32、电容C33、电容C34、电容C35、电容C36、电容C37、正电源三和负电源三；所述电阻R82和电阻R83串联，串联后的第一端连接前置放大电路的输出端，第二端同时连接运算放大器芯片U9A的同相信号输入端和电容C36的第一端，电容C36的第二端接地；所述运算放大器芯片U9A的反向信号输入端和运算放大器芯片U9A的输出端之间连接有导线，电容C30的第一端连接电阻R82和电阻R83之间的连接点，第二端连接导线和运算放大器芯片U9A的输出端之间的连接点；所述运算放大器芯片U9A的正电源输入端连接正电源三，电容C31和电容C32并联后连接在运算放大器芯片U9A的正电源输入端和正电源三之间的连接点与接地之间；所述运算放大器芯片U9A的负电源输入端连接负电源三，电容C35和电容C37并联后连接在运算放大器芯片U9A的负电源输入端和负电源三之间的连接点与接地之间；所述电容C33和电容C34串联，串联后的第一端连接运算放大器芯片U9A的输出端，第二端同时连接运算放大器芯片U9B的同相信号输入端和电阻R85的第一端，电阻R85的第二端接地；所述运算放大器芯片U9B的反向相信号输入端和运算放大器芯片U9B的输出端之间连接有导线，电阻R81的第一端连接电容C33和电容C34之间的连接点，第二端连接导线和运算放大器芯片U9B的输出端之间的连接点；所述运算放大器芯片U9B的输出端为带通滤波电路的输出端。本技术中带通滤波电路采用二阶低通有源滤波器加二阶高通有源滤波器组成带通滤波器。
[0007]对本技术技术方案的进一步限定，所述同相放大电路包括运算放大器芯片U10A、电阻R84、电阻R87、电阻R94、电容C38、电容C39、正电源四和负电源四；所述带通滤波电路的输出端和运算放大器芯片U10A的同相信号输入端之间连接有电阻R84；所述电阻R87和电阻R94串联连接在接地和运算放大器芯片U10A的输出端之间，电阻R87和电阻R94之间的连接点和运算放大器芯片U10A的反向信号输入端之间连接有导线；所述正电源四同时连接运算放大器芯片U10A的负电源输入端和电容C38的第一端，电容C38的第二端接地；所述负电源四同时连接运算放大器芯片U10A的正电源输入端和电容C39的第一端，电容C39的第二端接地。本技术中同相放大电路用于带通滤波后信号的同相放大。
[0008]对本技术技术方案的进一步限定，所述AD630乘法电路包括芯片AD630JNZ、电
阻R90、电阻R91、电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于正交锁相放大技术的激光信号检测电路，其特征在于：包括前置电路（1）和两个后置电路（2），前置电路（1）的输出端同时连接两个后置电路（2）的输入端；所述前置电路（1）由前置放大电路（101）、带通滤波电路（102）和同相放大电路（103）串联构成，后置电路（2）由AD630乘法电路（201）、低通滤波电路（202）和放大偏置电路（203）串联构成；所述前置放大电路（101）用于接收激光信号转换的电流信号，并将电流信号放大成可用于后级电路处理的电压信号；所述两个后置电路（2）中的AD630乘法电路（201）采用两个频率相同相差为90
°
的方波电压信号分别对同相放大电路（103）输出的电压信号进行乘法运算处理。2.根据权利要求1所述的一种基于正交锁相放大技术的激光信号检测电路，其特征在于：所述前置放大电路（101）包括运算放大器芯片U1、运算放大器芯片U2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R10、变阻器R16、变阻器R17、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电容C18、电容C19、电容C20、电容C21正电源一、负电源一、正电源二和负电源二；所述运算放大器芯片U1的反向信号输入端为激光信号输入端，电容C12和电阻R4并联后连接在运算放大器芯片U1的反向信号输入端与运算放大器芯片U1的输出端之间；所述运算放大器芯片U1的同相信号输入端接地；所述负电源一同时连接运算放大器芯片U1的负电源输入端和电容C15的第一端，电容C15的第二端接地，电容C13与电容C15并联；所述正电源一同时连接运算放大器芯片U1的正电源输入端和变阻器16的中间端，变阻器16中电阻体的第一端连接运算放大器芯片U1的其中一个增益设置端，第二端连接运算放大器芯片U1的另一个增益设置端，电容C18与电容C19并联后连接在变阻器16的中间端与接地之间；所述运算放大器芯片U1的输出端和运算放大器芯片U2的反向信号输入端之间串联有电阻R6和电阻R7，电容C17的第一端连接电阻R6和电阻R7之间的连接点，第二端接地；所述电容C11与电阻R3并联后连接在运算放大器芯片U2的反向信号输入端和运算放大器芯片U2的输出端之间；所述运算放大器芯片U2的同相信号输入端连接电阻R10的第一端，电阻R10的第二端接地；所述负电源二同时连接运算放大器芯片U2的负电源输入端和电容C16的第一端，电容C16的第二端接地，电容C14与电容C16并联；所述正电源二同时连接运算放大器芯片U2的正电源输入端和变阻器17的中间端，变阻器R17中电阻体的第一端连接运算放大器芯片U2的其中一个增益设置端，第二端连接运算放大器芯片U2的另一个增益设置端，电容C20与电容C21并联后连接在正电源二与接地之间；所述运算放大器芯片U2的输出端连接电感L1的第一端，电感L1的第二端为前置放大电路的输出端。3.根据权利要求1所述的一种基于正交锁相放大技术的激光信号检测电路，其特征在于：所述带通滤波电路（102）包括运算放大器芯片U9A、运算放大器芯片U9B、电阻R81、电阻
R82、电阻R83、电阻R85、电容C30、电容C31、电容C32、电容C33、电容C34、电容C35、电容C36、电容C37、正电源三和负电源三；所述电阻R82和电阻R83串联，串联后的第一端连接前置放大电路的输出端，第二端同时连接运算放大器芯片U9A的同相信号输入端和电容C36的第一端，电容C36的第二端接地；所述运算放大器芯片U9A的反向信号输入端和运算放大器芯片U9A的输出端之间连接有导线，电容C30的第一端连接电阻R82和电阻R83之间的连接点，第二端连接导线和运算放大器芯片U9A的输出端之间的连接点；所述运算放大器芯片U9A的正电源输入端连接正电源三，电容C31和电容C32并联后连接在运算放大器芯片U9A的正电源输入端和正电源三之间的连接点与接地之间；所述运算放大器芯片U9A的负电源输入端连接负电源三，电容C35和电容C37并联后连接在运算放大器芯片U9A的负电源输入端和负电源三之间的连接点与接地之间；所述电容C33和电容C34串联，串联后的第一端连接运算放大器芯片U9A的输出端，第二端同时连接运算放大器芯片U9B的同相信号输入端和电阻R85的第一端，电阻R85的第二端接地；所述运算放大器芯片U9B的反向相信号输入端和运算放大器芯片U9B的输出端之间连接有导线，电阻R81的第一端连接电容C33和电容C34之间的连接点，第二端连接导线和运算放大器芯片U9B的输出端之间的连接点；所述运算放大器芯片U9B的输出端为带通滤波电路的输出端。4.根据权利要求1所述的一种基于正交锁相放大技术的激光信号检测电路，其特征在于：所述同相放大电路（103）包括运算放大器芯片U10A、电阻R84、电阻R87、电阻R94、电容C38、电容C39、正电源四和负电源四；所述带通滤波电路的输出端和运算放大器芯片U10A的同相信号输入端之...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵玲宝，顾潮春，赵建忠，刘洋，翁萌萌，李超，吴琼水，谢兆明，
申请(专利权)人：南京霍普斯科技有限公司，
类型：新型
国别省市：