本發(fā)明屬于信號放大處理領(lǐng)域，尤其涉及一種微弱光信號多級放大電路。

背景技術(shù)：

利用光對物質(zhì)的照射所產(chǎn)生的光強變化(如光的透射、散射、吸收等)來實現(xiàn)測定物質(zhì)的結(jié)構(gòu)及形態(tài)的方法已經(jīng)廣泛用于軍事、工業(yè)、環(huán)境及醫(yī)療等領(lǐng)域。但是大多數(shù)光信號轉(zhuǎn)換電路只是簡單的光信號轉(zhuǎn)化成直流電壓信號進行一級或二級放大，且放大的直流信號一般是10mv以上的級別，只需要放大100～500倍左右就可以滿足設(shè)計需求。微弱交流光信號檢測的一般辦法是通過光電探測器將微弱的光信號轉(zhuǎn)換成為微弱電信號脈沖，然后再通過電路放大，將這個微弱電信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭商幚淼碾娦盘?。微弱光信號檢測的難點在于光電器件接收到的光信號和轉(zhuǎn)換后的電信號都很微弱很容易淹沒在各種噪聲中，使得通過光電探測器轉(zhuǎn)換后的光信號的信噪比很大。為了得到有效的信號以便于后續(xù)軟件的分析處理，從而實現(xiàn)對微米級別的物質(zhì)(比如微粒)的準確測定，設(shè)計出低噪聲、高精度光電放大電路是非常重要的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種微弱光信號多級放大電路，實現(xiàn)對微弱光信號的有效放大和甄別。該電路能夠有效的抑制共模干擾，提高信號的信噪比。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。

本發(fā)明所述的微弱光信號多級放大電路，由光電探測器、前置放大電路、三級運算放大電路、一級放大檢測電路組成。光電探測器與前置放大電路連接、前置放大電路分別連接到三級運算放大電路和一級放大檢測電路。光電探測器接收到光信號后產(chǎn)生電流，經(jīng)過前置放大電路后，輸出電壓信號，之后將該信號同時輸出到兩路運算放大電路上，其中一路經(jīng)過一級放大檢測電路放大后輸出直流信號，用于檢測光信號直流大??；另一路經(jīng)過三級運算放大電路放大后輸出電壓脈沖信號，用于檢測光強變化。第一級運算放大電路具有隔斷直流信號的作用，同時可以將交流信號放大。放大后的交流信號再輸出到第二級運算放大電路，經(jīng)放大后的信號最后輸入到第三級運算放大電路，最終經(jīng)過三級放大電路得到1v～5v有效的脈沖信號。

更進一步說，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

光電探測器U6探測到光信號后，獲取到光信號的微弱變化后，將產(chǎn)生一個電流，通過由U3、R9、R11、C19、C11、C12、C13、C20、C21組成的前置放大電路，形成電壓信號后，一路進入主要由U1B、R6、R5、C10組成的一級放大檢測電路，放大后輸出直流信號，用于檢測光信號直流大小；另一路進入主要由U1A、R7、R8、R10、R3、C7組成的第一級運算放大電路，放大后的信號再經(jīng)過主要由U5B、R13、R2、R17、C27組成的第二級運算放大電路，之后再經(jīng)過主要由U5A、R16、R15、R14、C24、FB2組成的第三級運算放大電路，得到1v～5v有效的脈沖信號。其中，F(xiàn)B2用于濾除高頻信號。

本發(fā)明的有益效果是可以充分的檢測到微米級微粒帶來的微弱的光信號變化，得到信噪比大且有效的光信號，以供后續(xù)軟件分析處理。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)框圖。其中In為微粒通過光照后產(chǎn)生的微弱信號的輸入端，A1為前置放大電路，A2為一級放大檢測電路，A3為第一級運算放大電路，A4為第二級運算放大電路，A5為第三級運算放大電路。S1為經(jīng)一級放大檢測電路輸出的直流信號，S2為經(jīng)過三級運算放大電路輸出的光脈沖信號。

圖2為本發(fā)明的一個實施例的電路圖。

具體實施方式

本發(fā)明將結(jié)合附圖，通過以下實施例作進一步說明。

實施例。

圖1為本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)框圖。其中In為微粒通過光照后產(chǎn)生的微弱信號的輸入端，A1為前置放大電路，A2為一級放大檢測電路，A3為第一級運算放大電路，A4為第二級運算放大電路，A5為第三級運算放大電路。S1為經(jīng)一級放大檢測電路輸出的直流信號，S2為經(jīng)過三級運算放大電路輸出的光脈沖信號。

圖2為本實施例的電路原理圖。

(1)光電探測器與前置放大電路部分。該電路由外部直流電源提供±5V，電路主要由U3、U6、R9、R11、C11、C12、C13、C19、C20、C21組成，C12、C13組成+5V電源的濾波電路，C20、C21組成-5V電源的濾波電路。U6的一端接地，另一端連接到U3的第4腳，U3的第3腳接地，R11與C19并聯(lián)后濾波電路的一端連接U3的第4腳，另一端與R9串聯(lián)，R9的另一端連接U3的第1腳，R9和C11并聯(lián)。其中R9和R11為200KΩ，C11和C19為1pF，C12和C20為10nF，C13和C21為1μF。光電探測器U6選用濱松S10783，前置放大芯片U3選用TI公司OPA656。

(2)一級放大檢測電路部分。該電路主要由U1B、R11、R5、R6、C1、C10組成。放大倍數(shù)約為4倍。R5與C10并聯(lián)后的濾波電路連接在U1B的第6腳和第7腳之間，R6的一端連接在U3的第1腳，另一端連接在U1B的第6腳。R1的一端連接在U1B的第7腳，另一端連接到直流信號的輸出端S1。C1的一端連接到R11和S1之間。另一端接地。從U1B輸出的直流信號經(jīng)過R14與C1組成的低通濾波器后輸出到S1端口。其中R1和R5為33KΩ，R6為8.2KΩ，C1為10nF，C10為220pF。

(3)三級運算放大電路。

第一級運算放大電路：主要由U1A、R3、R4、R7、R8、R10、C7組成，交流信號的放大倍數(shù)約為100倍，直流信號放大倍數(shù)為0，實現(xiàn)了隔斷直流信號，放大交流信號的目的。C8、C9組成+5V電源的濾波電路，C2、C3組成-5V電源的濾波電路。R3與C7并聯(lián)后連接在U1A的第2腳和第1腳之間，R8的一端連接在U3的第1腳，另一端連接在R10的一端，R10的另一端連接在U1A的第2腳。R4連接在U1A的第3腳與地之間。R7的一端連接在R8和R10之間，另一端連接在U1A的第3腳。C15的一端連接在R4和R7之間，另一端接地。其中R3和R4為33KΩ，R7和R10為2.7KΩ，R8為0Ω，C1為10pF，C10為220pF，C2和C9均為1μF，C3和C8均為10nF。

第二級運算放大電路：該電路主要由U5B、R2、R12、R13、R17、C27組成，放大倍數(shù)約為5.5倍。R17與C27并聯(lián)后的濾波電路連接在U5B的第6腳和第7腳之間。R13的一端連接在U1A的第1腳，另一端與U5B的第2腳相連。R12連接在U5B的第1腳與地之間。R2連接在U5B的第6腳與地之間。其中R2和R13為1.5KΩ，R12和R17為8.2KΩ，C27為33pF。

第三級運算放大電路：該電路主要由U5A、R14、R15、R16、C24、FB2組成，放大倍數(shù)約為6.5倍。C18、C22組成+12V電源的濾波電路，C28、C29組成-12V電源的濾波電路。R14與C24并聯(lián)后的濾波電路連接在U5A的第2腳和第1腳之間。R15連接在U5A的第2腳和地之間。R16連接在U5B的第7腳和U5A的第3腳之間。FB2連接在U5A的第1腳和信號輸出點S2之間。其中R14為8.2KΩ，R15和R16為1.5KΩ，C24為33pF，F(xiàn)B2為33μH的電感。

U1A、U1B為同一芯片上的兩個獨立放大通道，U5A、U5B為同一芯片上的兩個獨立放大通道。選用的都是AD公司的AD8672A。

本實施例中，該多級放大電路已經(jīng)批量用于實際應(yīng)用，經(jīng)測試，可以有效地抑制干擾，提高信噪比，得到有效的光信號。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。