[发明专利]一种用于光强检测的前置放大及量程自动转换电路

说明书

技术领域

本发明涉及光强检测领域。

背景技术

由于在光强检测系统中需要探测的光强动态变化范围可能很大，而测量时既要考虑分辨率，又要兼顾测量范围，运用量程自动转换技术就能较好地解决这个问题。

现有的光强信号放大电路大多只追求高增益，但忽略了对测量范围的考虑，而且存在温漂、噪声偏大、失调电压偏大等问题，不能满足光强检测系统的实际应用需求。因此，研究出用于光强信号检测的、能够兼顾分辨率和测量范围的、高性能的前置放大及量程自动转换电路就显得非常必要。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种高性能的用于光强检测的前置放大及量程自动转换电路。

一种用于光强检测的前置放大及量程自动转换电路，包括用于探测光强信号的PIN光电二极管，还包括前置运算放大器和模拟开关，光电探测器的正极接电源地，光电探测器的负极与前置运算放大器的反向输入端相连，前置运算放大器的反向输入端依次通过第一电阻和第一电容连接到电源地，前置运算放大器的同相输入端与电源地相连，前置运算放大器的两个外接电容端分别通过第二电容和第三电容连至前置运算放大器的电容接回端，前置运算放大器的负电源端接负电压源，前置运算放大器的正电源端接正电压源，前置运算放大器的反向输入端先后通过第二电阻和第三电阻连至电源地，作为可变电阻的第五电阻的两个固定端分别与正、负电源相连，第五电阻的动端依次通过第四电阻和第三电阻连至电源地，前置运算放大器的反向输入端通过第四电容连至前置运算放大器的输出端，所述模拟开关是双四路模拟开关，模拟开关的X通道第一输入端通过第六电阻连至前置运算放大器的反向输入端，模拟开关的X通道第一输入端与其Y通道第一输入端相连，模拟开关的X通道第二输入端通过第七电阻连至前置运算放大器的反向输入端，模拟开关的X通道第二输入端与其Y通道第二输入端相连，模拟开关的X通道第三输入端通过第八电阻连至前置运算放大器的反向输入端，模拟开关的X通道第三输入端与其Y通道第三输入端相连，模拟开关的X通道第四输入端通过第九电阻连至前置运算放大器的反向输入端，模拟开关的X通道第四输入端与其Y通道第四输入端相连，模拟开关的地端与电源地相连，模拟开关的负电源端与负电压源相连，模拟开关的正电源端与正电压源相连，模拟开关的X公共输出端与前置运算放大器的输出端相连，模拟开关的Y公共输出端依次通过第十电阻和第五电容连至电源地，第五电容的正极与第十电阻相连，第五电容的负极与电源地相连，从第五电容的正极引出整个电路的输出电压，第一电容、第二电容、第三电容以及第四电容是无极性电容，第五电容是电解电容。

进一步的，前置运算放大器采用芯片ICL7652，模拟开关采用芯片74HC4052。

本发明能够兼顾分辨率和测量范围的关系，能够在较低成本下实现很高的性能。光电探测器D1用于探测输入光强Pi，把光信号转化为光电流信号，前置放大电路的作用就是有效地把光电二极管产生的微弱光电流转化为较大的电压信号；第一电容C1用于滤除光强波动产生的高频噪声，第二电容C2和第三电容C3用于芯片失调电压的周期性的动态补偿，第十电阻R10和第五电容C5组成的滤波电路用来滤去前置运算放大器ICL7652的斩波尖峰噪声；第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4及第五电阻R5组成了暗电流补偿电路，可以通过调节变阻器第五电阻R5来产生与暗电流大小相等、方向相反的电流进行补偿；第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9决定了双四路模拟开关U2四个量程的放大倍数，相邻电阻之间呈一定的倍数增加。当电路上电后，量程转换电路自动将量程设置为最高档，即前置放大电路的增益最大，A/D转换器每隔一段时间读取一次输出电压Vo进行超量程或者欠量程判断；判别标准以A/D转换器的输入上限的95%作为其上阈值Vmax，以A/D转换器上限的9%作为下阈值Vmin，Vo>Vmax为超量程，Vo<Vmin为欠量程；若超量程，则外接微处理器程控信号控制量程由高到低变化，直至输出电压Vo介于Vmax和Vmin之间；若输入光功率Pi变化后导致现量程不合适，则电路自动根据Pi的变化趋势决定量程的增减，直到量程重新合适为止。本发明具有低噪声、高增益、高共模抑制比、失调小、可探测光强动态范围大等优点。

附图说明

图1是本发明的电路原理图。

具体实施方式