本發(fā)明涉及一種光信號(hào)檢測(cè)電路，尤其是一種微弱光信號(hào)檢測(cè)電路。

背景技術(shù)：

微弱信號(hào)是指深埋在背景噪聲中的極其微弱的有用信號(hào)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,被噪聲掩蓋的各種微弱信號(hào)的檢測(cè)(如、弱光、微溫差、微振動(dòng)、弱磁、微電流等)愈來(lái)愈受到人們的重視。

光電檢測(cè)技術(shù)是光學(xué)與電子學(xué)相結(jié)合而產(chǎn)生的一門新興檢測(cè)技術(shù)。它主要利用電子技術(shù)來(lái)對(duì)光學(xué)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，并進(jìn)一步傳遞、儲(chǔ)存、控制、計(jì)算和顯示。其原理是通過光電探測(cè)器件將光學(xué)信息量變換成電信號(hào)，并進(jìn)一步經(jīng)過電路放大、處理，以達(dá)到電信號(hào)輸出的目的。微弱光信號(hào)的檢測(cè)在許多領(lǐng)域都有應(yīng)用，檢測(cè)方法多種多樣，但常用的方法由于靈敏度有限，難以滿足要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種微弱光信號(hào)檢測(cè)電路。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

微弱光信號(hào)檢測(cè)電路由光電二極管、前置放大電路、濾波電路、主放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路，MCU控制和信號(hào)處理電路等組成。

所述前置放大電路采用兩個(gè)運(yùn)放來(lái)組成復(fù)合放大電路，它由一個(gè)內(nèi)反饋電路與外反饋電路組成，具有降低噪聲帶寬而不影響信號(hào)頻帶的特點(diǎn)。在外反饋電路基礎(chǔ)上附加的內(nèi)反饋電路，可用R₃、R₄、C₃來(lái)控制U₂A的增益響應(yīng)特性。在直流情況下，該反饋可由C₃斷開，此時(shí)放大器的開環(huán)增益是兩個(gè)放大器開環(huán)增益的乘積。合理地設(shè)置R₄/R₃的比值具有減小噪聲帶寬的功效。前置放大器選用AD795KN。

所述濾波電路設(shè)計(jì)為壓控電壓源二階帶通濾波電路，其放大器選用LM741C，可以保證測(cè)量的準(zhǔn)確性，使電路具有良好的信噪比。

所述主放大電路選用LM308放大器，由于經(jīng)過其放大過的信號(hào)還不能滿足采樣電壓要求，所以通過主放大電路實(shí)現(xiàn)，該放大器的放大倍數(shù)為A=1+R₁₂/R₁₁，其中R₁₂為反饋電阻，R₁₀=R₁₁R₁₂/(R₁₁+R₁₂)。

本發(fā)明的有益效果是，所述微弱光信號(hào)檢測(cè)電路比較穩(wěn)定，精度高，可以有效地測(cè)量微弱光信號(hào)，該電路不但適用于微弱光信號(hào)的檢測(cè)，同時(shí)適用于一般光信號(hào)的檢測(cè)。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖2是前置放大電路。

圖3是濾波電路。

圖4是主放大電路。

具體實(shí)施方式

在圖1中，微弱光信號(hào)檢測(cè)電路由光電二極管、前置放大電路、濾波電路、主放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路，MCU控制和信號(hào)處理電路等組成。

在圖2中，所述前置放大電路采用兩個(gè)運(yùn)放來(lái)組成復(fù)合放大電路，它由一個(gè)內(nèi)反饋電路與外反饋電路組成，具有降低噪聲帶寬而不影響信號(hào)頻帶的特點(diǎn)。在外反饋電路基礎(chǔ)上附加的內(nèi)反饋電路，可用R₃、R₄、C₃來(lái)控制U₂A的增益響應(yīng)特性。在直流情況下，該反饋可由C₃斷開，此時(shí)放大器的開環(huán)增益是兩個(gè)放大器開環(huán)增益的乘積。合理地設(shè)置R₄/R₃的比值具有減小噪聲帶寬的功效。前置放大器選用AD795KN。R₂是為了補(bǔ)償因R₁過大所造成的直流誤差，R₂上的并聯(lián)電容C₂用于去除它上面的雜散噪聲。外反饋電阻R1上并聯(lián)的電容C₁為消振電容，其作用是減小電路的通頻帶。

在圖3中，為使電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔并具有良好的信噪比，保證測(cè)量的精確性，在前置放大電路之后設(shè)計(jì)“壓控電壓源二階帶通濾波電路”，以除去有用信號(hào)頻帶以外的噪聲，包括環(huán)境噪聲及由前置放大器引入的噪聲。其中放大器可選用LM741C。若U_p(s)為同相比例運(yùn)算電路的輸入，比例系數(shù)為： ，那么，當(dāng)C₄=C₅=C，R₅=R，R₇=2R時(shí)，電路的傳遞函數(shù)為：，令中心頻率,電壓放大倍數(shù)為:,那么當(dāng)f=f0時(shí)， 其通帶放大倍數(shù)為：，其通頻帶為：，式中，Q為品質(zhì)因數(shù)，Q值越大，隨著頻率的變化，其增益衰減越快。這是因?yàn)?，中心頻率一定時(shí)，Q值越大，所通過的頻帶越窄，濾波器的選擇性越好。

在圖4中，所述主放大電路選用LM308放大器，由于經(jīng)過其放大過的信號(hào)還不能滿足采樣電壓要求，所以通過主放大電路實(shí)現(xiàn)，該放大器的放大倍數(shù)為A=1+R₁₂/R₁₁，其中R₁₂為反饋電阻，R₁₀=R₁₁R₁₂/(R₁₁+R₁₂)。