本发明专利技术提拱了一种基于二极管反馈的跨阻放大器，该跨阻放大器包括光电传感器和用于放大光电传感器输出电流的信号放大电路，所述信号放大电路为跨阻放大器，所述跨阻放大器的负反馈电路由二极管构成，其利用二极管反向偏置和正向截止状态的高阻态来替代本身所需的GΩ数量级大电阻，避免了使用大电阻成本价格高、生产难度大的问题，降低了成本，且在一定程度上形成了环路补偿，提高了电路的稳定性。提高了电路的稳定性。提高了电路的稳定性。
【技术实现步骤摘要】
一种基于二极管反馈的跨阻放大器及光电传感器
[0001]本专利技术涉及跨阻放大器领域，尤其涉及一种基于二极管反馈的跨阻放大器及光电传感器。
技术介绍
[0002]红外探测器是红外探测技术的核心。红外光电传感器是一种把物体发出的红外辐射能转化成电能等其他便于观测、利用和处理的能量形式的传感器件，在军用和民用领域有着广泛的应用，价廉性能高的红外探测器具有很高的应用价值，例如：红外测温、红外成像、红外标定等。
[0003]在电流型红外光电传感器中，一般采用跨阻放大器放大其输出信号。跨阻放大器的反馈电阻一般在KΩ到MΩ级别，其采用的电阻工艺和应用已经比较成熟，电路容易实现和稳定工作，然而在某些特殊需求的红外光电传感器中，需要对pA数量级的微弱电流进行放大。根据式（1）弗里斯公式的原理，噪声系数F主要取决于F1，即第一级的噪声系数，采用多级放大等常用的电压放大手段会引入新的更大的噪声，降低电路的信噪比，且由于信号与反馈电阻成正比，而噪声与反馈电阻阻值的平方根成正比，因此，采用跨阻放大器，并一次性采用GΩ甚至100GΩ级别的大反馈电阻是最佳的选择，不仅达到了第一级最高的信噪比，且避免了后续采用更多级的运放引入新的噪声。然而该数量级阻值的电阻价格昂贵，高精度的大电阻成本较高，且精密性和稳定性都不如普通阻值范围的工艺成熟的电阻，因此寻找使用价格低廉、反馈效果好的替代品成为了迫切的需要。
[0004]（1）。
技术实现思路
[0005]本专利技术提供一种基于二极管反馈的跨阻放大器及光电传感器，用以解决上述问题。
[0006]本专利技术通过以下技术方案实现：一种基于二极管反馈的跨阻放大器，包括运算放大器和负反馈电路，所述负反馈电路包括二极管，所述二极管串联在负反馈电路中。
[0007]进一步的，述负反馈电路中的二极管处于截止状态。
[0008]进一步的，所述二极管为单向二极管。
[0009]进一步的，所述二极管为双向二极管。
[0010]一种光电传感器，包括光电传感器件和用于放大所述光电传感器件输出电流的信号放大电路，所述信号放大电路为跨阻放大器，所述跨阻放大器为一种基于二极管反馈的跨阻放大器。
[0011]进一步的，所述光电感应器件连接在运算放大器的同向输入端和反向输入端之间。
[0012]进一步的，所述运算放大器的同向输入端为参考电压点。
[0013]本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：（1）本专利技术利用二极管代替原跨阻放大器本身所需的大电阻，通过改进后的跨阻放大器解决了使用GΩ数量级的电阻生产难度大、难以购买、价格高的问题，降低了生产成本；（2）本专利技术的光电传感器的信号放大电路采用上述改进跨阻放大器，不仅可以实现光电传感器的稳定和最高信噪比，且降低了生产成本。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1为本专利技术的电路原理图；图2为二极管的简化等效电路图。
具体实施方式
[0016]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。
[0017]实施例1如图1所示的一种基于二极管反馈的跨阻放大器，适用于超高增益的应用场景，包括运算放大器和连接在运算放大器上的负反馈电路，所述负反馈电路由连接在运算放大器输出端和反相输入端之间二极管构成。采用本实施例的跨阻放大器，利用二极管截止区的高阻态特性替代高增益跨阻放大器的反馈大电阻。由于单向导通的二极管漏电流小于双向导通，因此作为优选，我们优先考虑单向二极管。由于二极管处于截止状态下，因此对于单向二极管正接或者反接区别不大，图1中仅示意了一种接法。采用本方案的跨阻放大器，虽然跨阻放大器反馈电阻阻值难以精确测量，但电路的信噪比超过了以往的电阻器反馈电路，并大大降低了电路制造原材料成本。在普通的跨阻放大器中，反馈电阻成本仅几分；在超高增益应用场景的跨阻放大器中，反馈电阻的价格高达几十元；而采用二极管的的跨阻放大器，其成本只有大约几毛钱。
[0018]选用合适的二极管，其作为反馈的漏电流可以达到pA级别，在二极管常温下，截止状态下产生的等效大电阻阻值大约可以达到GΩ数量级。因为信号较小，即使经过GΩ数量级的电阻转化成电压，也只是mV级别的信号，所以二极管不会导通。由于二极管PN结具有势垒电容与扩散电容效应，因此二极管不仅可以等效为大电阻作为反馈电阻，其电容的特性也在一定程度上提高了系统环路的稳定性。既可满足其反馈回路对电阻的需要，也一定程度上满足了电路稳定性对补偿电容的需要。
[0019]需要注意的是，不同二极管漏电流大小不同，实际的反馈效果也不尽相同，设计时其等效电阻的阻值只能大概估算，实际选用的二极管也需要根据实际情况进行调整选择。
一方面二极管截止时的等效阻值在温度上的线性度远远差于真正的电阻器，另一方面二极管在频率特性上的线性度也可能较差。但在常温下，在我们需要的温度范围内，截止状态的二极管是接近于线性的，且很多情况下红外传感器只是需要对目标有无判别、目标辐射的大小进行判别，而对信号在频域的线性度失真并不敏感。因此该性能差别也并不影响某些特定场景的应用，用二极管作为GΩ数量级的大电阻的廉价替代品是可以接受的。
[0020]实施例2在实施例1的基础上，本实施例公开了一种光电传感器的具体应用实例。
[0021]进一步的，具体实例如下：一种光电传感器，如图1所示，包括光电感应器件和用于放大器件输出电流的信号放大电路，该光电传感器的输出电流在1pA左右，信号放大电路即为实施例1的跨阻放大器结构，具体的，器件的电流输出端接运算放大器的负输入端，电流输出端的另一端接运算放大器的正输入端，并将运算放大器正输入端作为参考电压点。经过实验测试选用的某种型号的二极管构成了电路所需要的大反馈电阻，并产生一个等效反馈电容，二极管截止区的等效电路如图2所示，反馈电阻Rj和反馈电容Cj并联接在运算放大器输出端和负输入端之间，形成反馈回路。反馈电阻的作用是将pA级的小电流转化成mV级的大电压，电路的输出电压就等于输入电流乘以反馈电阻的阻值，反馈电容的作用的防止电路产生自激振荡。
[0022]采用本实施例的结构对pA级别的微弱电流进行放大时，同时满足了电路对超高增益的反馈电阻值的需要和电路稳定性对补偿电容的需要，大大简化了传感器器件的制造工艺和电路体积。
[0023]实施例3在实施例1的基础上，本实施例对一种基于二极管反馈的跨阻放大器及光电传感器进行了进一步说明。
[0024]在本专利技术设计的跨阻放大器中，二极管可以等效于将一个大电阻和一个电容并联，既满足了反馈回路对于大电阻的需要，也满足了电路对补偿电容的需本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于二极管反馈的跨阻放大器，其特征在于，包括运算放大器和负反馈电路，所述负反馈电路包括二极管，所述二极管串联在负反馈电路中。2.根据权利要求1所述的基于二极管反馈的跨阻放大器，其特征在于，所述负反馈电路中的二极管处于截止状态。3.根据权利要求1或2所述的基于二极管反馈的跨阻放大器，其特征在于，所述二极管为单向二极管。4.根据权利要求1或2所述的基于二极管反馈的跨阻放大器，其特征在于，所述二极管为双向二极管。5.一种光...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵泽彬，赵越，赖正刚，曾祥全，
申请(专利权)人：成都优蕊光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。