[發(fā)明專利]一種光電探測系統(tǒng)自動增益的控制電路及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110025016.8
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112688649B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張麗燕;劉科;劉曉楠;張燚
• 申請（專利權(quán)）人: 北京軒宇空間科技有限公司
• 主分類號: H03G3/20
• 分類號: H03G3/20
• 代理公司: 成都誠中致達專利代理有限公司 51280
• 代理人: 曹宇杰

1.一種光電探測系統(tǒng)自動增益的控制電路，其特征在于，包括：依次連接的四象限探測器、前置放大單元、可變增益放大單元、運放信號調(diào)理單元，與運放信號調(diào)理單元連接的閾值比較電路單元、峰值保持電路單元，與峰值保持電路單元連接的A/D采樣電路單元，以及與A/D采樣電路單元、峰值保持電路單元、閾值比較電路單元分別連接的控制單元；

四象限探測器和前置放大單元，用于光信號轉(zhuǎn)換為電壓信號V_0X（X=1,2,3,4），之后輸入至可變增益放大單元；

可變增益放大單元，用于根據(jù)控制單元產(chǎn)生的增益控制信號V_CG對輸入的電壓信號V_0X（X=1,2,3,4），進行放大或縮小后，得到電壓信號V_1X（X=1,2,3,4）作為運放信號調(diào)理單元的輸入；

運放信號調(diào)理單元，用于對電壓信號V_1X（X=1,2,3,4）進行幅值調(diào)理后得到電壓信號V_2X（X=1,2,3,4）分別輸入至閾值比較電路單元、峰值保持電路單元；

閾值比較電路單元，用于將電壓信號V_2X（X=1,2,3,4）之和與控制單元提供的閾值信號TH進行比較，并根據(jù)比較結(jié)果向控制單元返回比較信號CMP；

峰值保持電路單元，用于根據(jù)控制單元提供的門信號GATE_X（X=1,2,3,4），將電壓信號V_2X（X=1,2,3,4）展寬預(yù)定寬度后得到電壓信號V_3X（X=1,2,3,4）并向A/D采樣電路單元輸出；

A/D采樣電路單元，用于接收電壓信號V_3X（X=1,2,3,4），并根據(jù)控制單元提供的控制信號CTRL啟動AD采樣，并將采樣結(jié)果發(fā)送給控制單元；

控制單元，用于向閾值比較電路單元提供閾值信號TH，并接收閾值比較電路單元返回的比較信號CMP，并根據(jù)比較信號CMP判斷是否開啟峰值保持電路和是否發(fā)出控制信號CTRL以使A/D采樣電路單元啟動AD采樣；并用于接收AD采樣結(jié)果，根據(jù)采樣得到的四路電壓之和給出增益控制信號V_CG反作用于可變增益當(dāng)放大單元，實時調(diào)節(jié)可變增益放大單元的增益；

其中，控制單元包括單片機、FPGA和運放；單片機和FPGA構(gòu)成一個整體，連接A/D采樣電路單元和峰值保持電路單元，并通過一個運放連接閾值比較電路單元，通過另一個運放連接可變增益放大單元；

單片機用于通過自帶的DA功能輸出低電壓信號V_DA0與運放相連，以產(chǎn)生電壓大小的閾值信號TH傳輸于閾值比較電路單元；

FPGA用于接收閾值比較電路單元返回的CMP比較信號；當(dāng)返回的CMP比較信號為1時，產(chǎn)生峰值保持電路門信號GATE_X（X=1,2,3,4）傳輸于峰值保持電路單元，以使峰值保持電路單元開啟峰值保持功能；

FPGA用于產(chǎn)生控制信號CTRL傳輸于A/D采樣電路單元；

單片機用于通過12位并口接收A/D采樣電路單元返回的AD采樣結(jié)果；

單片機用于通過自帶的DA功能輸出低電壓信號V_DA1與運放相連，產(chǎn)生電壓大小的增益控制信號V_CG傳輸于可變增益放大單元以調(diào)節(jié)增益。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電探測系統(tǒng)自動增益的控制電路，其特征在于：

四象限探測器，用于將光信號轉(zhuǎn)換為電流信號I_X（X=1,2,3,4）；

前置放大單元，包括跨阻放大器，用于按公式V_0X（X=1,2,3,4）=-R*I_X（X=1,2,3,4）將電流信號I_X（X=1,2,3,4）轉(zhuǎn)換為電壓信號V_0X（X=1,2,3,4），其中，R為跨阻放大器的跨阻阻值。