一种用于空间光电测量仪器的大动态范围弱电流放大电路制造技术

一种用于空间光电测量仪器的大动态范围弱电流放大电路，涉及电子学领域，它解决空间光电测量仪器弱电流信号大范围放大的切换问题。包括第一级放大电路、第二级放大电路和第三级放大电路，还包括第一模拟开关、第二模拟开关和第三模拟开关；弱电流信号输入端与第一级放大电路的输入端连接，第一级放大电路的输出端分别与第二级放大电路的输入端、第一模拟开关的信号输入端连接；第二级放大电路的输出端分别与第三级放大电路的输入端、第二模拟开关的信号输入端连接，第三级放大电路的输出端与第三模拟开关的信号输入端连接；第一模拟开关的信号输出端、第二模拟开关的信号输出端和第三模拟开关的信号输出端同时与信号输出端连接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子学领域，具体涉及一种航空、航天用空间大动态范围光电测量仪 器中的弱电流信号放大电路。
技术介绍
目前，弱电流放大电路是光电测量仪器的核心组成部分，众多大动态范围光电测 量仪器电路主要包括放大器，即前置放大器、主放大器、数字处理电路等。要进行大动态范 围信号输入的测量，必须改变放大器的放大倍数，而放大器的放大倍数是通过改变放大器 的反馈电阻来实现。因此，反馈电阻的大变化范围阻值切换是实现光电测量仪器大范围动 态测量功能的核心部件。在地面上应用的光电测量仪器中，放大器反馈电阻的阻值可以采用继电器切换来 改变，以改变放大器的放大倍数。但是在空间光电测量仪器应用中，继电器存在寿命问题， 频繁的放大倍数改变操作会使继电器触点很快达到寿命失效，影响仪器的正常运行；而且， 继电器失效后，无法更换维修；因此，继电器不能满足空间仪器长寿命、高可靠性的使用要 求。虽然模拟开关可替代继电器的切换功能，但其在断开时不能做到阻值无穷大，会影响整 机性能指标，从而限制了其在空间光电测量仪器中的应用
技术实现思路
本专利技术为解决现有空间光电测量仪器中弱电流放大器实现大范围量程切换电路 困难的问题，提供一种用于空间光电测量仪器的大动态范围弱电流放大电路。一种用于空间光电测量仪器的大动态范围弱电流放大电路，包括第一级放大电 路、第二级放大电路和第三级放大电路，它还包括第一模拟开关、第二模拟开关和第三模拟 开关；弱电流信号输入端与所述第一级放大电路的输入端连接，所述第一级放大电路的输 出端分别与第二级放大电路的输入端、第一模拟开关的信号输入端连接；所述第二级放大 电路的输出端分别与第三级放大电路的输入端、第二模拟开关的信号输入端连接，第三级 放大电路的输出端与第三模拟开关的信号输入端连接；所述第一模拟开关的信号输出端、 第二模拟开关的信号输出端和第三模拟开关的信号输出端同时与信号输出端连接。本专利技术的工作原理本专利技术采用模拟开关对光电测量中弱电流信号放大电路量程 的大范围切换控制；实现了对大动态范围弱电流的高性能放大，所述弱电流信号通过第一 级放大电路的放大后，转换为电压信号，在所述的第一级放大电路的输出端输出一个电压 值与输入电流信号成比例的电压信号，并将此电压信号作为一个可选量程信号连接到第一 模拟开关的信号输入端，所述第一级放大电路的输出与输入的弱电流信号反相，并与第二 级放大电路中的第二放大器的正输入端连接；所述第二级放大电路为比例放大电路，对第 一级放大电路的输出的电压信号进一步放大；第二级放大电路的输出与输入同相，将输出 的电压信号作为一个可选量程信号连接到第二模拟开关的信号输入端，第二级放大电路的 输出端连接到第三级放大电路的第三放大器的正输入端；所述第三级放大电路为比例放大电路，对第二级放大电路的输出电压信号进一步的放大，所述第三级放大电路的输出与输 入同相，同样将输出的电压信号作为一个可选量程信号连接到第三模拟开关的输入端。所述每个模拟开关由地址信号控制，根据输入的弱电流信号的大小选择某一个模 拟开关的信号输入端的信号，然后连接到输出信号端。而其它两个模拟开关的输入端的信 号与输出端断开，并不影响输出信号的大小，也不会改变第一级放大电路、第二级放大电路 以及第三级放大电路的工作状态。本专利技术的有益效果本专利技术采用三个模拟开关对三个串联在一起的放大电路的输 出进行切换，实现了光电测量中弱电流信号放大电路量程的大范围切换控制；所述模拟开 关连接在放大电路的输出端，对三个放大电路的输出进行选通切换，而不是连接在放大电 路的反馈回路中，避免了模拟开关漏电流对放大电路性能的影响；通过地址信号进行控制， 实现了电路的软切换控制，本专利技术所述装置不含机械动作元件，响应速度快，电路结构简 单，损耗小，寿命长，噪声干扰小，可靠性高；本专利技术装置是一种放大倍数切换控制灵活的大 动态范围弱 电流放大电路。附图说明图1为本专利技术所述的一种用于空间光电测量仪器的大动态范围弱电流放大电路 的结构示意图；图2为本专利技术所述的一种用于空间光电测量仪器的大动态范围弱电流放大电路 的电路原理图。图中1、第一放大器，2、第二放大器，3、第三放大器，4、第一模拟开关，5、第二模拟 开关，6、第三模拟开关，7、第一级放大电路，8、第二级放大电路，9、第三级放大电路，A、弱电 流信号输入端，B、信号输出端。具体实施例方式具体实施方式一、结合图1说明本实施方式，一种用于空间光电测量仪器的大动 态范围弱电流放大电路，包括第一级放大电路7、第二级放大电路8和第三级放大电路9，它 还包括第一模拟开关4、第二模拟开关5和第三模拟开关6 ；弱电流信号输入端A与所述第 一级放大电路7的输入端连接，所述第一级放大电路7的输出端分别与第二级放大电路8 的输入端、第一模拟开关4的信号输入端连接；所述第二级放大电路8的输出端分别与第三 级放大电路9的输入端、第二模拟开关5的信号输入端连接，第三级放大电路9的输出端与 第三模拟开关6的信号输入端连接；所述第一模拟开关4的信号输出端、第二模拟开关5的 信号输出端和第三模拟开关6的信号输出端同时与信号输出端B连接。具体实施方式二、本实施方式与具体实施方式一所述的一种用于空间光电测量仪 器的大动态范围弱电流放大电路的区别在于，所述第一级放大电路7包括第一放大器1、第 一电阻Rl、第二电阻R2和电容C，所述弱电流信号输入端A通过第一电阻Rl与第一放大器 1的负输入端连接；所述第二电阻R2的一端与弱电流信号输入端A连接，第二电阻R2的另 一端与第一放大器1的输出端连接，所述电容C与第二电阻R2并联连接；所述第一放大器 1的正输入端接地；第一放大器1的正输入端作为第一级放大电路7的输入端，第一放大器 1的输出端作为第一级放大电路7的输出端。本实施方式所述的第一级放大电路7为电流_电压转换电路，主要作用是对输入 的弱电流信号、进行积分，然后按照一定的比例系数将弱电流信号、转换为电压信号；所 述第二电阻R2的阻值较大时，第一级放大电路7对幅值很小的输入信号进行高精度的探 测；第二电阻R2的阻值较小时，所述第一级放大电路7对输入信号进行快速变换。所述第 二电阻R2、电容C、第一电阻Rl的参数值根据系统的响应速度、转换精度、输入信号幅值综 合来确定。所述第一级放大电路7的输出信号电压与输入的弱电流信号iA的关系为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于空间光电测量仪器的大动态范围弱电流放大电路，包括第一级放大电路（７）、第二级放大电路（８）和第三级放大电路（９），其特征是，它还包括第一模拟开关（４）、第二模拟开关（５）和第三模拟开关（６）；弱电流信号输入端（Ａ）与所述第一级放大电路（７）的输入端连接，所述第一级放大电路（７）的输出端分别与第二级放大电路（８）的输入端、第一模拟开关（４）的信号输入端连接；所述第二级放大电路（８）的输出端分别与第三级放大电路（９）的输入端、第二模拟开关（５）的信号输入端连接，第三级放大电路（９）的输出端与第三模拟开关（６）的信号输入端连接；所述第一模拟开关（４）的信号输出端、第二模拟开关（５）的信号输出端和第三模拟开关（６）的信号输出端同时与信号输出端（Ｂ）连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于空间光电测量仪器的大动态范围弱电流放大电路，包括第一级放大电路 (7)、第二级放大电路(8)和第三级放大电路(9)，其特征是，它还包括第一模拟开关(4)、第 二模拟开关(5)和第三模拟开关(6)；弱电流信号输入端(A)与所述第一级放大电路(7) 的输入端连接，所述第一级放大电路(7)的输出端分别与第二级放大电路(8)的输入端、第 一模拟开关(4)的信号输入端连接；所述第二级放大电路(8)的输出端分别与第三级放大 电路(9)的输入端、第二模拟开关(5)的信号输入端连接，第三级放大电路(9)的输出端与 第三模拟开关(6)的信号输入端连接；所述第一模拟开关(4)的信号输出端、第二模拟开关 (5)的信号输出端和第三模拟开关(6)的信号输出端同时与信号输出端⑶连接。2.根据权利要求1所述的一种用于空间光电测量仪器的大动态范围弱电流放大电路， 其特征在于，所述第一级放大电路(7)包括第一放大器(1)、第一电阻(Rl)、第二电阻(R2) 和电容(C)，所述弱电流信号输入端(A)通过第一电阻(Rl)与第一放大器(1)的负输入端 连接；所述第二电阻(R2)的一端与弱电流信号输入端(A)连接，第二电阻(R2)的另一端与 第一放大器(1)的输出端连接，所述电容(C)与第二电阻(R2)并联连接；所述第一放大器 (1)的正输入端接地；所述第一放大器(1)的负输入端作为第一级放...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋克非，张佩杰，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]