CN102075150A - 一种数字胃肠机自动光圈的光电信号前置调理放大电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种数字胃肠机自动光圈的光电信号前置调理放大电路，其包括参考源电路和I-V转换电路，所述I-V转换电路包括光电二极管D1和I-V转换调理电路，所述光电二极管D1在有可见光的情况下，产生激励电流，所述光电二极管D1连接所述I-V转换调理电路，所述I-V转换调理电路将电流信号转换成电压信号。本发明提出了一种新的电平提升方案，将正相输入端电平提升到几十毫伏，很好的解决对微弱信号不敏感的弊端，同时有效信号PHOTOSINGAL的量程为UO-VCC，只要选择一个合适的偏置电平UO，可以得到足够宽的电压输出范围。
Description
技术领域
本发明提供一种数字胃肠机自动光圈的光电信号前置调理放大电路。
背景技术
光电二极管在仪表监测系统中有广泛的应用，在数字胃肠光电检测测系统中，要求检测的光强的动态范围一般大于60dB甚至更高的范围，宽动态范围很容易引起运放工作在非线性区。
一般的I-V信号调理电路的正相输入端连接到地或者VCC/2。如果连接到到地，该电路对微弱信号的灵敏度不高，不能正常的采集到有效信号；如果连接到VCC/2，对于直流小信号，有效信号(信号)PHOTOSINGAL的量程缩小一般(一半)，即O-VCC/(UO-VCC)或者VCC/2-VCC。
发明内容
本发明提供一种数字胃肠机自动光圈的光电信号前置调理放大电路，其提出了一种新的电平提升方案，即将正相输入端电平提升到几十毫伏，将很好的解决对微弱信号不敏感的弊端，同时有效信号PHOTOSINGAL的量程为UO-VCC，只要选择一个合适的偏置电平UO，一般为几十到几百个毫伏，这样可以得到足够宽的电压输出范围另外为了提高电路的共模抑制比，将参考电压源通过一个电压跟随器，保证尽量使运放的正相和反相输入端阻抗匹配。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种数字胃肠机自动光圈的光电信号前置调理放大电路，其包括参考源电路和I-V转换电路，所述I-V转换电路包括光电二极管D1和I-V转换调理电路，所述光电二极管D1在有可见光的情况下，产生激励电流，所述光电二极管D1连接所述I-V转换调理电路，所述I-V转换调理电路将电流信号转换成电压信号。
所述I-V转换调理电路包括有电阻R1、电容C1和运算放大器U1-2。
所述运算放大器U1-2为轨对轨运算放大器。
所述参考源电路包括高精度电压参考源U2、运算放大器U1-1、电阻R2、电阻R3、滤波电容C2组成，所述高精度电压参考源U2通过电阻R3、电阻R2分压后连接运算放大器U1-1。
其包括参考源电路和I-V转换电路，所述I-V转换电路包括为光电二极管D1、R1、C1、运算放大器U1-1，D1为光电二极管，该传感器属于无源器件，不需要外部激励，在有可见光的情况下，产生激励电流，该电流信号通过运算放大器U1-1、电阻R1和电容C1组成的I-V转换调理电路将电流信号转换成电压信号，该I-V转换电路增益取决于电阻R1的值。
所述运算放大器U1-1为轨对轨运算放大器。
特别指出的是，电路中的运算放大器采用轨对轨运算放大器，实现输出信号的最大摆幅输出。
本设计采用轨对轨运算放大器，同时采用电平提升技术，使运算放大器稳定工作在线性区。
该电路就是解决运算放大器饱和失真的问题。
附图说明
图1为本发明实施例电路图。
具体实施方式
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明：
如图所示，该电路可划分为两个大模块：参考源电路和I-V转换电路，参考源电路主要U2、U1-1、R2、R3、C2组成，I-V转换电路由D1、R1、C1、U1-2组成。U2为高精度电压参考源，通过1％高精度电阻R3、R2分压产生一个电压UO，即VCC*(R2/R2+R3)，该信号通过运放U1-1构成的电压跟随器缓冲，以改善该信号的阻抗特性和负载特性，使运算放大器正相输入和反相输入的偏置电流一致，提高共模抑制比。C2为滤波电容，组成一个低通滤波器。D1为光电二极管，该传感器属于无源器件，不需要外部激励，在有可见光的情况下，产生激励电流，该电流信号通过运算放大器U1、电阻R1和电容C1组成的I-V转换调理电路将电流信号转换成电压信号，该I-V转换电路增益取决于电阻R1的值。特别指出的是，电路中的运算放大器采用轨对轨运算放大器，实现输出信号的最大摆幅输出。
电路的工作原理如下：在没有光的情况下，光电二极管存在一定的暗电流，假设暗电流大小为Idark，PHOTOSINGAL信号大小为(UO+R1*O.Idark)V。在有光的情况下，光电二极管遵循光电效应，产生激励电流，根据可见光和光电二极管的特性，产生激励电流Is，根据实际情况我们选取适当阻值电阻R1，改变放大器的增益，精度1％，因此，PHOTOSINGAL信号的大小为UO+Is*R1，对于这样的电压信号，后级的信号调理变得非常容易实现。
本领域技术人员不脱离本发明的实质和精神，可以有多种变形方案实现本发明，以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的权利范围之内。
Claims (5)
1.一种数字胃肠机自动光圈的光电信号前置调理放大电路，其特征在于：其包括参考源电路和I-V转换电路，所述I-V转换电路包括光电二极管D1和I-V转换调理电路，所述光电二极管D1在有可见光的情况下，产生激励电流，所述光电二极管D1连接所述I-V转换调理电路，所述I-V转换调理电路将电流信号转换成电压信号。
2.根据权利要求1所述的一种数字胃肠机自动光圈的光电信号前置调理放大电路，其特征在于：所述I-V转换调理电路包括有电阻R1、电容C1和运算放大器U1-2。
3.根据权利要求2所述的一种数字胃肠机自动光圈的光电信号前置调理放大电路，其特征在于：所述运算放大器U1-2为轨对轨运算放大器。
4.根据权利要求1所述的一种数字胃肠机自动光圈的光电信号前置调理放大电路，其特征在于：所述参考源电路包括高精度电压参考源U2、运算放大器U1-1、电阻R2、电阻R3、滤波电容C2组成，所述高精度电压参考源U2通过电阻R3、电阻R2分压后连接运算放大器U1-1。
5.根据权利要求4所述的一种数字胃肠机自动光圈的光电信号前置调理放大电路，其特征在于：所述运算放大器U1-1为轨对轨运算放大器。
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