[发明专利]光电耦合无源式放大器

说明书

技术领域

本发明属于光电耦合放大器结构的改进，特别是光电耦合无源式放大器。

背景技术

许多技术领域的高精密电子仪器中的电路各类放大器、积分器、比较器、电子开关等的结构与性能直接决定该仪器的性能、它们之间信号的传输、即耦合多为阻容式耦合，该耦合方式隔离性差、抗干扰能力弱、相互影响大，当放大器达一定的放大值时、就会严重影响放大器的性能、甚至不能正常工作。极少部分是光电管式耦合，后者虽然抗干扰能力提高了许多，隔离性、相互影响性均改善了许多，但美中不足在于光电耦合的输入端使用光电二极、三极管，其正极、集电极需加直流电源，故有电源就会产生干扰和小的暗电流，在超高倍放大时、影响放大器性能的因素尤为突出。在精度要求极高的领域：如医学领域中、各种X线系列摄影机最大能力减少射线损伤、要求曝光剂量越低越好，许多生物电位都十分微弱，如脑电、心电、肌电、高频心电、眼电位、血液中离子浓度的电信号等，它们的电压幅值约为1mV至0.5uv甚至更低的范围，环境电磁场干扰大，有的还具有信号源内阻高、伴50Hz市电共模干扰等，对它们测量放大时，要用抗干扰能力很强、噪声极低、高输入阻抗、高共模抑制比、高增益低漂移等最优的运算放大器作前置放大器，这样还要增加太多的补偿电路。若要提高探测器的灵敏度、工艺难度很大而成本很高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光电耦合无源式放大器，其电路结构简单，能够有效隔离和避免所有的噪声干扰，抗干扰能力强，易于大规模集成化制造。

本发明的目的是这样实现的：一种光电耦合无源式放大器，该放大器至少包括第一级运算放大器IC1以及第二级运算放大器IC2，第一级运算放大器IC1的输出端串联设置着限流电阻R1和高线性红外发光二极管，第二级运算放大器IC2的输入端连接着硅光电池，高线性红外发光二极管和硅光电池相对布置且均封装在一个金属屏蔽罩内。

本发明放大器工作时，放大器IC1将输入的很微弱的信号放大，其输出端经R1使高线性红外发光二极管发光，光强变化随输入信号的强弱而呈比例线性变化，被硅光电池接收后输出给第二级放大器IC2再次放大，硅光电池对红外光更灵敏、稳定、基本无噪声、线性度更好，这就是由电变成光、再由光变成电传输耦合的过程。两级放大器的放大增益可设计的很高，且工作仍很稳定，这样该放大器就有了光电耦合放大器的一切优点和性能了。如果放大幅值还不够，可设计三个放大器串联。输入端和输出端设计不同的RC网络和LC网络，就可做各种优质的频率放大器。本发明放大器电路结构简单，能够有效隔离和避免所有的噪声干扰，抗干扰能力强，易于大规模集成化制造。

附图说明

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

图1为本发明实施例1的电路结构示意图；

图2为本发明实施例2的电路结构示意图；

图3为本发明实施例3的电路结构示意图。

具体实施方式

一种光电耦合无源式放大器，如附图1所示，该放大器至少包括第一级运算放大器IC1以及第二级运算放大器IC2，第一级运算放大器IC1的输出端串联设置着限流电阻R1和高线性红外发光二极管3，第二级运算放大器IC2的输入端连接着硅光电池2，高线性红外发光二极管3和硅光电池2相对布置且均封装在一个金属屏蔽罩1内。

硅光电池2的输出端串联设置着一个负载电阻RL，该负载电阻RL的阻值小于或等于100欧姆。大家知道，光传输的性能远好于电传输，光电耦合器做开关虽独具优势，但做线性放大器其线性度却不够理想，放大倍数也不够大，用两级普通运算放大器串联，做微信号放大器，放大倍数在120分贝足够了，只是抑制噪声的能力不够，所以将它们之间也实行光传输，即两级间光耦合的接受方不用光电二极或三极管系列，而用电参数更好的硅光电池取代，将电源系统祛除，其负载电阻RL取值在100欧姆以内，即硅光电池输出的短路电流与输入光强呈良好的线性关系，从而使放大系统保持光耦合器的一切优势，还弥补了其线性度和放大倍数不足的弱点。

如图2所示，所说的运算放大器为积分器或比较器。

另外，还可以将本发明技术方案推而广之，将所有传输部分均设计为光电转换：如两放大器与放大器、放大器与积分器之间、放大器与比较器、积分器与比较器、无论是交流与直流放大器及逆变器均为光电转换，形成全光电耦合式电路结构。