[发明专利]对称双PIN平衡光电探测器

说明书

技术领域

本发明属于光电探测器领域，尤其是涉及一种对称双PIN平衡光电探测器。

背景技术

在以往探测系统中的平衡光电探测器需要使用一对性能对称的光电探测器，首先必须挑选性能对称的电子元器件，这就使得设计一个完全对称的平衡光电探测器有了难度，如何设计一种结构简单、避免由于器件的不对称给光电转换过程及光电流转换放大过程引入放大噪声的光电探测器成为本领域技术人员研究的课题。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种结构简单，且可以避免由于器件的不对称给光电转换过程及光电流转换放大过程引入放大噪声的对称双PIN平衡光电探测器。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种对称双PIN平衡光电探测器，包括顺序连接的光电流信号采集模块、电流信号转化模块和电压信号输出模块；所述光电流信号采集模块包括两个类别、型号均相同的光电二极管D1和光电二极管D2，所述光电二极管D1的负极连接可调正偏置电压，光电二极管D1正极与光电二极管D2负极相连，所述光电二极管D2正极连接可调负偏置电压，所述光电二极管D1正极与所述光电二极管D2负极连接节点处获取两串联光电二极管的电流差值I3；所述电流信号转化模块包括对电流差值I3转化为电压信号的跨阻放大器U3，及对这个电压信号进一步放大的运算放大器U4；电压信号输出模块的第二路SMA2的输入端与所述运算放大器的输出端连接。

所述电流信号转化模块还包括将光电二极管D1产生的光电流转化为单路监测电压信号的第一仪表放大器U1，所述第一仪表放大器U1的输出端与所述电压信号输出模块的第一路SMA1的输入端连接；所述电流信号转化模块还包括将光电二极管D2产生的光电流转化为单路监测电压信号的第二仪表放大器U5，所述第二仪表放大器U5的输出端与所述电压信号输出模块的第三路SMA3的输入端连接。

所述光电二极管D1的负极与可调正偏置电压之间连接限流电阻R1，所述光电二极管D2的正极与可调负偏置电压之间连接限流电阻R13；所述正偏置电压由第一线性正压稳压器U2及其外围电路：电容C2、电容C3、电阻R3和可调电阻R4来提供；负偏置电压由第二线性负压稳压器U6及其外围电路：可调电阻R14、电阻R15、电容C13和电容C12来提供。

所述跨阻放大器为OPA657U，所述运算放大器为THS3091，所述运算放大器的反相端与所述跨阻放大器的输出端之间设有电阻R7，所述运算放大器的正相端与地之间设有串联连接的电阻R9和可变电阻R10，所述运算放大器的反相端与输出端之间跨接电阻R5。

所述第一仪表放大器U1为INA126U及其外围电路：电阻R2,所述第二仪表放大器U5为INA126U及其外围电路：电阻R12；所述第一仪表放大器U1的同相端连接所述可调正偏置电压，所述第一仪表放大器U1的反相端连接所述光电二极管D1的负极；所述第二仪表放大器U5的反相端连接所述可调负偏置电压，所述第二仪表放大器U5的同相端连接所述光电二极管D2的正极。

所述电压信号输出模块的第一路SMA1与所述第一仪表放大器U1的输出端之间设有滤波电容C1，所述电压信号输出模块的第三路SMA3与所述第二仪表放大器U5的输出端之间设有滤波电容C10。

所述两个光电二极管电子特性相同。

相对于现有技术，本发明所述的对称双PIN平衡光电探测器具有以下优势：

(1)本发明所述的平衡光电探测器通过使两个光电二极管的偏置电压可调，在调试过程中，可以动态调节两个光电二极管的偏置电压，以达到两个光电二极管响应系数一致，进而达到平衡探测器测量的目的；这样就避免了制作一对对称探测器的工作，同时也避免了由于器件的不对称给光电转换过程及光电流转换放大过程引入放大噪声，而且本发明结构简单，成本低；

(2)每个光电二极管的电流信号经仪表放大器放大后转换为电压信号输出可以对单路电压进行显示，同时也可以监测该路器件的故障情况，方便监测；

(3)可调正偏置电压和负偏置电压提供电路采用低噪声、微功率线性稳压器，结构简单，功耗低、噪声小；