[發(fā)明專利]用于高溫測量的全差分放大的方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580070389.X
• 申請日: 2015-12-28
• 公開（公告）號: CN107295808B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: D·F·默里
• 申請（專利權(quán)）人: 先進(jìn)工程解決方案全球控股私人有限公司
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00;H03M1/00
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 鄔少俊;王英

1.一種用于放大高溫計中的光信號的高速、高信噪比、高增益、低偏移和高動態(tài)范圍的全差分放大器電路，所述放大器電路包括：

第一系統(tǒng)輸入，其被配置為耦合到主光電檢測器的陽極；

第二系統(tǒng)輸入，其被配置為耦合到所述主光電檢測器的陰極，

其中，當(dāng)所述第一系統(tǒng)輸入和所述第二系統(tǒng)輸入耦合到所述主光電檢測器時，光電流i_p在所述第二系統(tǒng)輸入與所述第一系統(tǒng)輸入之間通過；

跨阻抗差分放大器級，其包括：

主偏置電路，其被配置為將所述主光電檢測器偏置在0V和反向偏壓之間，并且具有第一輸出和第二輸出；

第一跨阻抗放大器電路，其具有第一電流輸入和第一跨阻抗電壓輸出，其中：

所述第一電流輸入耦合到所述第一系統(tǒng)輸入，

第一偏壓輸入耦合到所述主偏置電路的所述第一輸出，并且

所述第一電壓跨阻抗輸出處的第一電壓與所述光電流i_p成比例；以及

第二跨阻抗放大器電路，其具有第二電流輸入和第二跨阻抗電壓輸出，其中：

所述第二電流輸入耦合到所述第二系統(tǒng)輸入，

第二偏壓輸入耦合到所述主偏置電路的所述第二輸出，并且

所述第二電壓跨阻抗輸出處的第二電壓與在所述第二系統(tǒng)輸入與所述第一系統(tǒng)輸入之間通過的所述光電流i_p成比例；

其中，所述主偏置電路耦合到所述第一跨阻抗放大器電路和所述第二跨阻抗放大器電路以便使0V到反向偏壓存在于所述主光電檢測器的兩端；并且

作為在所述第一跨阻抗電壓輸出與所述第二跨阻抗電壓輸出之間的差的主差分輸出電壓v₁被配置為在處理器中轉(zhuǎn)換成溫度或反射比值。

2.如權(quán)利要求1所述的全差分放大器電路，還包括兩個或更多個差分電壓放大器級，所述差分電壓放大器級各自包括并聯(lián)設(shè)置的兩個差分電壓放大器，所述兩個或更多個差分電壓放大器級中的每一個具有差分電壓輸出v₂、v₃。

3.如權(quán)利要求2所述的全差分放大器電路，其中，所述兩個或更多個差分電壓放大器級之一中的所述兩個差分電壓放大器中的每一個耦合到所述跨阻抗差分放大器級的所述差分輸出。

4.如權(quán)利要求3所述的全差分放大器電路，其中，所述跨阻抗差分放大器級的所述差分輸出的一個支路耦合到所述兩個或更多個差分電壓放大器級之一中的所述兩個差分電壓放大器中的一個的反相輸入和所述兩個或更多個差分電壓放大器級之一中的所述兩個差分電壓放大器中的另一個的非反相輸入，從而產(chǎn)生一對其中輸入沒有被反相的差分放大器的增益的兩倍。

5.如權(quán)利要求2所述的全差分放大器電路，其中，所述兩個或更多個差分電壓放大器級具有不同的增益。

6.如權(quán)利要求5所述的全差分放大器電路，其中，所述兩個或更多個差分電壓放大器級被配置為耦合到具有軟件選擇器的處理器，所述軟件選擇器被配置為在所述兩個或更多個差分電壓放大器級的輸出之間進(jìn)行選擇，使得能夠在數(shù)據(jù)收集期間在不使用電氣開關(guān)的情況下執(zhí)行對放大增益的選擇，并且因此在數(shù)據(jù)流中沒有擾動。

7.如權(quán)利要求1所述的全差分放大器電路，還包括盲級，所述盲級包括：

盲光電檢測器，其與由所述主光電檢測器看到的大部分光子發(fā)射隔離，但另外在結(jié)構(gòu)上與所述主光電檢測器相同；

盲偏置電路，其耦合到第三跨阻抗放大器電路和第四跨阻抗放大器電路的電壓輸入，并且被配置為以與存在于所述主光電檢測器兩端的偏壓大小相等的偏壓對所述盲光電檢測器進(jìn)行偏置，

其中，所述盲光電檢測器表示所述主光電檢測器的漏電流；以及

盲差分電壓輸出v₄，其被配置為從所述主差分輸出v₁中減去。