CN102636255B - 激光光强调理放大电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光光强调理放大电路，包括接入电路的电压端，电压端与用于保证电路有电位值的上拉电阻的一端相连，上拉电阻的另一端并联连接有二极管D1和二极管D2，二极管D1和二极管D2均连接有用于保证二极管D1和二极管D2电位差一样的电阻R2，上拉电阻与二极管D1之间的部位连接有电感L1，上拉电阻与二极管D2之间的部位连接有电感L2，电感L1和电感L2共同连接有放大器的一端，放大器的另一端串联有电容C4，放大器的另一端还连接有用于输出信号滤波作用的电容C3和电容C4，电容C3和电容C4并联，放大器与电容C3之间的部位连接有电压输出端Vout，放大器与电容C4之间的部位连接有用于输出信号的准电压值Vref。本发明具有使干扰信号得到抑制，从而使输出信号得到高精度值的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种激光光强调理放大电路。
背景技术
在以往的激光强调理放大器电路中，由于光强度信号是很微弱的信号，是很微小的信号，只要外部稍微有一些干扰，直接对激光光强采集的信号有很大的干扰，经普通的放大电路，而导致的输出信号和干扰信号同时放大，使得输出的信号偏移正常值，使低于干扰值的信号被屏蔽掉，从而导致测量误差加大。
发明内容
本发明的目的是为了克服以上的不足，提供一种使干扰信号得到抑制，从而使输出信号得到高精度值的激光光强调理放大电路。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种激光光强调理放大电路，所述放大电路包括接入电路的电压端，电压端与用于保证电路有电位值的上拉电阻的一端相连，上拉电阻的另一端并联连接有用于接收外部激光光强的二极管D1和接收光强度基准的二极管D2，二极管D1和二极管D2均连接有用于保证二极管D1和二极管D2电位差一样的电阻R2，上拉电阻与二极管D1之间的部位连接有用于进行信号滤波作用的光强二极管接收信号处理元件电感L1，上拉电阻与二极管D2之间的部位连接有用于进行信号滤波作用的光强二极管接收信号处理元件电感L2，电感L1和电感L2共同连接有用于进行信号调理放大作用的放大器的一端，放大器的另一端串联有信号滤波作用的电容C4，放大器的另一端还连接有用于输出信号滤波作用的电容C3和电容C4，电容C3和电容C4并联，放大器与电容C3之间的部位连接有电压输出端Vout，放大器与电容C4之间的部位连接有用于输出信号的准电压值Vref。
本发明的进一步改进在于：所述电感L1与放大器之间的部位连接有电容C2和电阻R5组成的用于保证放大器正常工作的滤波电路，电容C2和电阻R5并联。
本发明的进一步改进在于：所述电感L2与放大器之间的部位连接有电容C1和电阻R4组成的用于保证放大器正常工作的滤波电路，电容C1和电阻R4并联。
本发明的进一步改进在于：所述放大器还连接有用于信号放大作用，使输出后的放大信号需要值的可调电阻器R7。
本发明的进一步改进在于：所述放大器内部设有级间耦合前馈频率补偿的两个馈循环，两个馈循环平衡，所述电压输出端Vout=[Vin(+)-Vin (−)]×R7+Vref，其中Vin为共模抑制比输入电压信号，R7为电阻器R7，Vref为输出信号的准电压值。
本发明的进一步改进在于：所述二极管D1和二极管D2均是激光的吸光二极管，其中二极管D1用于接收外部激光光强，二极管D2用于接收光强度基准，通过外部气路来改变激光的光强度，使二极管D1所接收到信号源发生相应的数值变化，再与二极管D2相接收的基准信号进行对比，作为输入信号输入给电感L1和电感L2，其中上拉电阻用于保证电路有一定的电位值，两个电阻R2的电阻值相等，从而保证了二极管D1和二极管D2的电位差一样，电感L1和电感L2是光强二极管接收信号的处理元件，进行信号滤波作用，消除一部分的干扰信号，保证信号的消除毛刺，电感L1和电感L2后置的电容C2和电阻R5以及电容C1和电阻R4组成的滤波电路，来保证光强调理放大电路中放大器能正常工作，不会受外界干扰而影响调理放大器的工作，光强度的变化值经过电感滤波后，把信号送入光强调理放大器中进行信号的调理放大作用，电阻器R7在调理放大电路中起到信号放大作用，使输出后的放大信号达到后期采集器的需要值，电容C3和电容C4在输出端起到输出信号的滤波作用，从而保证了最终输出信号的精度要求。
本发明与现有技术相比具有以下优点：通过激光光强采集电路中，在输入信号前加上滤波处理，在调理放大电路也做了相应的调整，最终使激光光强度信号进入光强调理放大电路中，使输入信号中的干扰信号得到抑制，经过信号放大，使输出信号得到相当高精度的值，使检测结果的精度有所提高，在保证抗干扰的同时，测量精度相比提高了3%。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图；
图中标号：1-电压端、2-上拉电阻、3-二极管D1、4-二极管D2、5-电阻R2、6-电感L1、7-电感L2、8-放大器、9-电容C4、10-电容C3、11-电压输出端Vout、12-准电压值Vref、13-电容C2、14-电阻R5、15-电容C1、16-电阻R4、17-电阻器R7。
具体实施方式：
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
如图1示出了本发明激光光强调理放大电路的一种具体实施方式，所述放大电路包括接入电路的电压端1，电压端1与用于保证电路有电位值的上拉电阻2的一端相连，上拉电阻2的另一端并联连接有用于接收外部激光光强的二极管D1和接收光强度基准的二极管D2，二极管D1和二极管D2均连接有用于保证所述二极管D1和二极管D2电位差一样的电阻R2，上拉电阻2与二极管D1之间的部位连接有用于进行信号滤波作用的光强二极管接收信号处理元件电感L1，上拉电阻与二极管D2之间的部位连接有用于进行信号滤波作用的光强二极管接收信号处理元件电感L2，电感L1和电感L2共同连接有用于进行信号调理放大作用的放大器的一端，放大器的另一端串联有信号滤波作用的电容C4，放大器的另一端还连接有用于输出信号滤波作用的电容C3和电容C4，电容C3和电容C4并联，放大器8与电容C3之间的部位连接有电压输出端Vout，放大器8与电容C4之间的部位连接有用于输出信号的准电压值Vref，电感L1与放大器8之间的部位连接有电容C2和电阻R5组成的用于保证放大器8正常工作的滤波电路，电容C2和电阻R5并联，电感L2与放大器8之间的部位连接有电容C1和电阻R4组成的用于保证放大器8正常工作的滤波电路，电容C1和电阻R4并联，放大器8还连接有用于信号放大作用，使输出后的放大信号需要值的可调电阻器R7，放大器8内部设有级间耦合前馈频率补偿的两个馈循环，两个馈循环平衡，所述电压输出端Vout=[Vin(+)-Vin (−)]×R7+Vref，其中Vin为共模抑制比输入电压信号，R7为电阻器R7，Vref为输出信号的准电压值。
本发明所述的放大电路中二极管D1和二极管D2均是高频光电二极管，其中二极管D1用于接收外部激光光强，二极管D2用于接收光强度基准，通过外部气路来改变激光的光强度，使二极管D1所接收到信号源发生相应的数值变化，再与二极管D2相接收的基准信号进行对比，作为输入信号输入给电感L1和所述电感L2，其中上拉电阻用于保证电路有一定的电位值，两个电阻R2的电阻值相等，从而保证了二极管D1和二极管D2的电位差一样，电感L1和电感L2是光强二极管接收信号的处理元件，进行信号滤波作用，消除一部分的干扰信号，保证信号的消除毛刺，电感L1和电感L2后置的电容C2和电阻R5以及电容C1和电阻R4组成的滤波电路，来保证光强调理放大电路中放大器能正常工作，不会受外界干扰而影响调理放大器的工作，光强度的变化值经过电感滤波后，把信号送入光强调理放大器8中进行信号的调理放大作用，电阻器R7在调理放大电路中起到信号放大作用，使输出后的放大信号达到后期采集器的需要值，电容C3和电容C4在输出端起到输出信号的滤波作用，从而保证了最终输出信号的精度要求。
本发明所述的激光光强调理放大电路是在激光器发出激光信号，给激光光强调理放大路中输入信号，在外界气路环境的影响，使激光光强调理放大电路输入信号发生变化，从而调理放大电路输出到采集器的信号值也相应的改变，最终在输出激光器在气路影响中，经过光强调理放大电路和采集器的合作，得出最后的激光光强度值，在该电路中，整个电路设计保证两输入的对称匹配性。二极管D1和二极管D2均是高频光电二极管，通过处理，只有二极管D1才是接收外部激光光强的二极管，二极管D2是接收光强度基准二极管，通过外部气路来改变激光的光强度，使二极管D1所接收到信号源发生相应的数值变化，再与二极管D2相接收的基准信号进行对比，作为输入信号输入。上拉电阻2，保证电路有一定的电位值，两个电阻R2的电阻值相等，保证二极管D1和D2的电位差一样，电感L1和电感L2是光强二极管接收信号的处理元件，进行信号滤波作用 ，消除一定干扰信号，保证信号的消除毛刺，电感L1和电感L2后置的电阻R4和电容 C1，及电阻R5和电容C2组成滤波电路，来保证光强调理放大电路中放大器能正常工作，不会受外界干扰而影响调理放大器的工作，光强度的变化值经过电感滤波后，把信号送入光强调理放大电路中进行信号的调理放大作用，电阻R7是可调电阻器，在该调理放大电路起到信号放大作用，使输出后的放大信号大小幅度达到采集器需要值，该光强调理放大器，内置使用两个馈循环.它的一般性质类似的级间耦合前馈频率补偿，共模抑制比(CMRR)输入电压信号Vin，保证两个循环是平衡，最终由下式得出VOUT= [VIN(+) –VIN(−)] ×R7 +VREF，激光微调值通过R7来确保，它们的值是尽可能接近的绝对值在增益公式，这可确保低增益误差和高共模抑制在所有实际收益，Vref是输出信号的基准电压值，电容C3和C4在输出端作为输出信号的滤波作用，保证最终输出信号的精度要求。
本发明所述的放大电路运用于城市大气可吸入颗粒物检测系统中的激光光强度信号调理放大中，使检测结果的精度有所提高，在保证抗干扰的同时，测量精度相比提高了3%。
Claims (6)
1.一种激光光强调理放大电路，其特征在于：所述放大电路包括接入电路的电压端（1），所述电压端（1）与用于保证电路有电位值的上拉电阻（2）的一端相连，所述上拉电阻（2）的另一端并联连接有用于接收外部激光光强的二极管D1（3）和接收光强度基准的二极管D2（4），所述二极管D1（3）和所述二极管D2（4）均连接有用于保证所述二极管D1（3）和所述二极管D2（4）电位差一样的电阻R2（5），所述上拉电阻（2）与所述二极管D1（3）之间的部位连接有用于进行信号滤波作用的光强二极管接收信号处理元件电感L1（6），所述上拉电阻（2）与所述二极管D2（4）之间的部位连接有用于进行信号滤波作用的光强二极管接收信号处理元件电感L2（7），所述电感L1（6）和所述电感L2（7）共同连接有用于进行信号调理放大作用的放大器（8）的一端，所述放大器（8）的另一端串联有信号滤波作用的电容C4（9），所述放大器（8）的另一端还连接有用于输出信号滤波作用的电容C3（10）和电容C4（9），所述电容C3（10）和所述电容C4（9）并联，所述放大器（8）与所述电容C3（10）之间的部位连接有电压输出端Vout（11），所述放大器（8）与所述电容C4（9）之间的部位连接有用于输出信号的准电压值Vref（12）。
2.根据权利要求1所述激光光强调理放大电路，其特征在于：所述电感L1（6）与所述放大器（8）之间的部位连接有电容C2（13）和电阻R5（14）组成的用于保证放大器（8）正常工作的滤波电路，所述电容C2（13）和所述电阻R5（14）并联。
3.根据权利要求1或2所述激光光强调理放大电路，其特征在于：所述电感L2（7）与所述放大器（8）之间的部位连接有电容C1（15）和电阻R4（16）组成的用于保证放大器（8）正常工作的滤波电路，所述电容C1（15）和电阻R4（16）并联。
4.根据权利要求3所述激光光强调理放大电路，其特征在于：所述放大器（8）还连接有用于信号放大作用，使输出后的放大信号达到需要值的可调电阻器R7（17）。
5.根据权利要求4所述激光光强调理放大电路，其特征在于：所述放大器（8）内部设有级间耦合前馈频率补偿的两个馈循环，两个馈循环平衡，所述电压输出端Vout=[Vin(+)-Vin (−)]×R7+Vref，其中Vin为共模抑制比输入电压信号，R7为电阻器R7，Vref为输出信号的准电压值。
6.根据权利要求5所述激光光强调理放大电路，其特征在于：所述二极管D1（3）和二极管D2（4）均是高频光电二极管，其中所述二极管D1（3）用于接收外部激光光强，所述二极管D2（4）用于接收光强度基准，通过外部气路来改变激光的光强度，使二极管D1（3）所接收到信号源发生相应的数值变化，再与二极管D2（4）相接收的基准信号进行对比，作为输入信号输入给电感L1（6）和所述电感L2（7），其中上拉电阻（2）用于保证电路有一定的电位值，两个所述电阻R2（5）的电阻值相等，从而保证了二极管D1（3）和二极管D2（4）的电位差一样，所述电感L1（6）和所述电感L2（7）是光强二极管接收信号的处理元件，进行信号滤波作用，消除一部分的干扰信号，保证信号的消除毛刺，所述电感L1（6）和所述电感L2（7）后置的电容C2（13）和电阻R5（14）以及电容C1（15）和电阻R4（16）组成的滤波电路，来保证光强调理放大电路中放大器能正常工作，不会受外界干扰而影响调理放大器的工作，光强度的变化值经过电感滤波后，把信号送入光强调理放大器（8）中进行信号的调理放大作用，电阻器R7（17）在调理放大电路中起到信号放大作用，使输出后的放大信号达到后期采集器的需要值，所述电容C3（10）和所述电容C4（9）在输出端起到输出信号的滤波作用，从而保证了最终输出信号的精度要求。
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