[發明專利]一種微弱光信號多級放大電路

有效

• 申請號: 201710067632.3
• 申請日: 2017-02-07
• 公開（公告）號: CN106788293B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 胡琳;楊輝;聶子坤;劉軼
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: H03F3/42
• 分類號: H03F3/42;H03F1/26;G02F1/39;G01J1/44;G01J1/42
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司 36115
• 代理人: 施秀瑾

一種微弱光信號多級放大電路，其特征是由光電探測器、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生電流，經過前置放大電路后，輸出電壓信號，并將該信號同時輸出到兩路運算放大電路上：其中一路經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小；另一路經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。本發明實現不對微米級別的物質的準確測定，可以有效地抑制干擾，提高信噪比，得到有效的光信號。

技術領域

本發明屬于信號放大處理領域，尤其涉及一種微弱光信號多級放大電路。

背景技術

利用光對物質的照射所產生的光強變化(如光的透射、散射、吸收等)來實現測定物質的結構及形態的方法已經廣泛用于軍事、工業、環境及醫療等領域。但是大多數光信號轉換電路只是簡單的光信號轉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變為可處理的電信號。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軟件的分析處理，從而實現對微米級別的物質(比如微粒)的準確測定，設計出低噪聲、高精度光電放大電路是非常重要的。

發明內容

本發明提供一種微弱光信號多級放大電路，實現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。

本發明是通過以下技術方案實現的。

本發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生電流，經過前置放大電路后，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小；另一路經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，經放大后的信號最后輸入到第三級運算放大電路，最終經過三級放大電路得到1v～5v有效的脈沖信號。

更進一步說，本發明的技術方案是：

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，FB2用于濾除高頻信號。

本發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，以供后續軟件分析處理。

附圖說明

圖1為本發明的電路結構框圖。其中In為微粒通過光照后產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為經一級放大檢測電路輸出的直流信號，S2為經過三級運算放大電路輸出的光脈沖信號。

圖2為本發明的一個實施例的電路圖。

具體實施方式