CN102931923A - 一种自热消除低噪声前置放大器 - Google Patents

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黄志明
张雷博
侯云
周炜
童劲超
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Abstract

本发明提出一种自热消除低噪声前置放大器，可用于热敏红外探测器件信号检测电路或特性参数测试电路。该电路使用一组热敏电阻同探测器件组成桥式电路，两个热敏电阻通过精密电位器相连接，电位器滑动端接至运放同向输入端。运放反相端接红外探测器件探测元与盲元的公共端，桥式电路与后端的低噪声运放连接，低噪声运放使用T型网络作为反馈回路。本发明具有以下优点：使用热敏探测器的桥式电路实现自热消除，同时精密电位器的引入可以消除探测元与盲元不匹配引起的电压偏移；运放使用T型网络代替反馈电阻组成反馈回路，减小了电路噪声；电路结构简化，便于电路系统的小型化和较大规模多元器件的集成。

Description

一种自热消除低噪声前置放大器
技术领域
本发明属于红外探测技术领域，具体涉及一种热敏型红外探测器件的自热消除低噪声前置放大电路，它可以用于热敏型红外探测器件的信号读出，也可以用于探测器件的特性参数测试电路。
背景技术
前置放大器设计在红外探测中占有重要地位，探测器件将辐射信号转化为微弱的电信号，只有通过低噪声前置放大器才能驱动后续信号处理电路，实现信号探测。由于多元探测的需要，对前置放大器提出了很高的要求：低噪声，小型化是设计的重点。因此两级前置放大电路不满足小型化的要求，而跨阻型单级放大电路需要很大的反馈电阻才能达到足够的放大倍数，这就给电路引入较大的Johnson噪声，同时热敏型红外探测器件，由于外加偏置会造成温度升高，从而影响探测精度。
发明内容
针对这些问题，我们设计了一种用于热敏型红外探测器件的自热消除低噪声前置放大电路，可以一定程度上消除探测器温升对探测精度造成的影响，同时引入T型反馈网络代替跨导电阻，从而减小了电路热噪声。
本发明的目的是这样实现的：使用与探测器相同材料的热敏电阻与探测器件构成桥式电路，施加同样的偏置电压，并分别与前置放大器同相端，反相端连接，前置放大器引入电压并联反馈，使用T型反馈网络代替反馈电阻，合理选择T型网络各电阻阻值即可用较小的电阻获得较大的放大倍数，减小电路噪声。
如附图1所示，该自热消除低噪声前置放大器，包括自热消除桥式电路和以T型网络作为反馈网络的低噪声运放，两个热敏电阻与热敏探测器件构成桥式电路。探测器件如附图2所示，器件探测元与盲元公共端与运放反相端连接，两个热敏电阻公共端通过精密电位器连接，电位器滑动端与运放同向端连接。运放引入电压并联负反馈，反馈网络由T型电阻网络构成。
其中，桥式电路由热敏电阻R1，R2，精密电位器Rw，探测器件探测元Rd，盲元Rb构成，后端由集成运放运放A，电阻反馈网络R3，R4，R5构成；运放同相端连接电位器Rw滑动端，Rw另外两端分别与电阻R1，R2连接，R1另一端接电压输入V+，R2另一端接公共端GND。运放同相端接信号输入Vin，即热敏探测器探测元与盲元的公共端。探测元的另一端接电源输入V+，盲元的另一端接GND。运放反相端与输出之间跨接电阻R3，R4，R5构成的T型电阻网路，其中R3连接运放反相端，R4连接输出端，R3，R4相互连接后其公共端通过R5接GND。
在实际使用集成运放A可以使用单电源高精度低噪声运放，如OPA705，若红外探测器件为多元线列器件，则可以使用四运放，如OPA4705，以便减小电路体积。电阻R3，R4，R5可以使用高精度的金属膜电阻。Rw可使用高精度电位器。电阻R1，R2采用同探测器件相同材料和规格的热敏电阻。
本发明具有以下技术优点：
1具有自热消除能力，能消除外界温度波动及偏置电压引起的温升对测量精度造成的影响。
2引入T型网络代替电阻跨导，减小电路噪声。
3结构简单，适合作为多元器件的前置放大器和实现电路系统小型化。
附图说明
图1是本发明的自热消除低噪声前置放大器电路原理示意图。
图2是自热消除低噪声前置放大器对应的热敏型红外辐射探测器件示意图。

Claims (2)

1.一种自热消除低噪声前置放大器，包括自热消除桥式电路和以T型网络作为反馈网络的低噪声运放，其特征在于，两个热敏电阻R1、R2与探测器件构成桥式电路，探测器件的探测元与盲元公共端同运放反相端连接，两个热敏电阻公共端通过精密电位器连接，电位器滑动端与运放同向端连接；运放引入电压并联负反馈，反馈网络由T型电阻网络构成。
2.根据权利要求1所述的自热消除低噪声前置放大器，其特征在于，所述的自热消除桥式电路由热敏电阻R1，R2，精密电位器Rw，探测器件探测元Rd，盲元Rb构成，后端由集成运放运放A，电阻反馈网络R3，R4，R5构成；其中，运放同相端连接电位器Rw滑动端，Rw另外两端分别与电阻R1，R2连接，R1另一端接至电压输入V+，R2另一端接公共端GND；运放同相端接信号输入，即热敏探测器件探测元与盲元的公共端。运放反相端与输出之间跨接电阻R3，R4，R5构成的T型电阻网路，其中R3连接运放反相端，R4连接运放输出端，R3，R4相互连接后其公共端通过R5接GND。
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