CN103115635B - 一种双通道频分光电信号检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双通道频分光电信号检测电路，通过采用混频器和差频器作为双通道频分光电信号检测电路，该电路简单、灵敏度高、工艺性好、容易集成，且提高了光电信号的检测精度，降低了成本，提高了双通道信号的一致性；且通过对运算放大器型号的选择可以对光电信号进行放大处理，满足了实际应用中的多种需要。

Description

一种双通道频分光电信号检测电路

技术领域

本发明属于光电技术领域，特别涉及一种双通道频分光电信号检测电路。

背景技术

传统的光电信号检测电路，采用光电器件、输入电路和跨阻放大器，具有结构简单，线性好的优点，已经广泛地应用在各种光电测量仪器与系统中。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中至少存在以下缺点和不足：

现有的双通道光电信号检测电路结构复杂，保持双通道信号的一致性较困难，工艺性差。

发明内容

本发明提供了一种双通道频分光电信号检测电路，该检测电路既提高了光电信号的精度，又简单可行，详见下文描述：

一种双通道频分光电信号检测电路，包括：第一电阻和第三电阻，

所述第一电阻的一端分别接第一正弦信号和第二电阻的一端，所述第一电阻的另一端分别接第一发光二极管的阴极，所述第一发光二极管的阳极接电源；所述第三电阻的一端分别接第二正弦信号和第四电阻的一端，所述第三电阻的另一端分别接第二发光二极管的阴极，所述第二发光二极管的阳极接所述电源；

所述第二电阻的另一端分别接第一二极管的阴极、第二二极管的阳极、第一运算放大器的负极性端和光敏二极管的阳极，所述第一二极管的阳极和所述第二二极管的阴极接所述第一运算放大器的输出端，输出第一混频信号电压；所述第一运算放大器的正极性端接地；

所述第四电阻的另一端分别接第三二极管的阳极、第四二极管的阴极、第二运算放大器的负极性端和所述光敏二极管的阴极，所述第三二极管的阴极和所述第四二极管的阳极接所述第二运算放大器的输出端，输出第二混频信号电压；所述第二运算放大器的正极性端接地；

所述第一混频信号电压和所述第二混频信号电压入低通滤波器与放大电路，提取出频率为F1的第一光电信号和频率为F2的第二光电信号。

一种双通道频分光电信号检测电路，包括：第一电阻和第三电阻，

所述第一电阻的一端分别接第一正弦信号和第二电阻的一端，所述第一电阻的另一端分别接第一发光二极管的阴极，所述第一发光二极管的阳极接电源；所述第三电阻的一端分别接第二正弦信号和第四电阻的一端，所述第三电阻的另一端分别接第二发光二极管的阴极，所述第二发光二极管的阳极接所述电源；

所述第二电阻的另一端分别接第五电阻的一端、第一运算放大器的负极性端和光敏二极管的阳极，所述第五电阻的另一端接所述第一运算放大器的输出端，输出第一差频信号电压；所述第一运算放大器的正极性端接地；

所述第四电阻的另一端分别接第六电阻的一端、第二运算放大器的负极性端和所述光敏二极管的阴极，所述第六电阻的另一端接所述第二运算放大器的输出端，输出第二差频信号电压；所述第二运算放大器的正极性端接地；

从所述第一差频信号电压中提取出第一光电信号，所述第二差频信号电压中提取出第二光电信号。

本发明提供的技术方案的有益效果是：通过采用混频器和差频器作为双通道频分光电信号检测电路，该电路简单、灵敏度高、工艺性好、容易集成，提高了光电信号的检测精度，降低了成本，提高了双通道信号的一致性，且通过对运算放大器型号的选择可以对光电信号进行放大处理，满足了实际应用中的多种需要。

附图说明

图1为本发明提供的一种双通道频分光电信号检测电路的电路图；

图2为图1上半部电路的等效电路原理图；

图3为本发明提供的一种双通道频分光电信号检测电路的另一电路图；

图4为图3上半部电路的等效电路原理图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

A₁：第一运算放大器；       A₂：第二运算放大器；

R₁：第一电阻；             R₂：第二电阻；

R₃：第三电阻；            R₄：第四电阻；

R₅：第五电阻；            R₆：第六电阻；

LED_R：第一发光二极管；    LED_IR：第二发光二极管；

D₁：第一二极管；          D₂：第二二极管；

D₃：第三二极管；          D₄：第四二极管；

D₀：光敏二极管；          Vcc：电源；

V_F1：第一正弦信号；       V_F2：第二正弦信号；

V_R：第一混频信号电压；    V_IR：第二混频信号电压；

V_R1：第一差频信号电压；   V_IR1：第二差频信号电压；

I_D0：光电流；             1：低通滤波器与放大电路。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

为了提高光电信号的精度，避免器件之间的干扰，本发明实施例提出了一种双通道频分光电信号检测电路，详见下文描述：

实施例1

一种双通道频分光电信号检测电路，参见图1，包括：第一电阻R₁和第三电阻R₃，

第一电阻R₁的一端分别接第一正弦信号V_F1和第二电阻R₂的一端，第一电阻R₁的另一端分别接第一发光二极管LED_R的阴极，第一发光二极管LED_R的阳极接电源Vcc；第三电阻R₃的一端分别接第二正弦信号V_F2和第四电阻R₄的一端，第三电阻R₃的另一端分别接第二发光二极管LED_IR的阴极，第二发光二极管LED_IR的阳极接电源Vcc；

第二电阻R₂的另一端分别接第一二极管D₁的阴极、第二二极管D₂的阳极、第一运算放大器A₁的负极性端和光敏二极管D₀的阳极，第一二极管D₁的阳极和第二二极管D₂的阴极接第一运算放大器A₁的输出端，输出第一混频信号电压V_R；第一运算放大器A₁的正极性端接地；

第四电阻R₄的另一端分别接第三二极管D₃的阳极、第四二极管D₄的阴极、第二运算放大器A₂的负极性端和光敏二极管D₀的阴极，第三二极管D₃的阴极和第四二极管D₄的阳极接第二运算放大器A₂的输出端，输出第二混频信号电压V_IR；第二运算放大器A₂的正极性端接地；

第一混频信号电压V_R和第二混频信号电压V_IR输入低通滤波器与放大电路1，提取出频率为F1的第一光电信号和频率为F2的第二光电信号。

下面结合图2详细的描述该光电信号检测电路的工作原理，描述如下：

如图1所示，实际应用时，需要保证第一正弦信号V_F1和第二正弦信V_F2的频率不同，即两个不同频率F1和F2的第一正弦信号V_F1和第二正弦信号V_F2分别经过第一电阻R₁和第三电阻R₃驱动第一发光二极管LED_R和第二发光二级管LED_IR，光敏二极管D0接收到第一发光二极管LED_R和第二发光二级管LED_IR发出的两个频率F1和F2的光信号而输出光电流I_D0。

在图2所示的等效电路中，第一运算放大器A₁、第一二极管D₁和第二二极管D₂构成了混频器，该第一正弦信号V_F1在第二电阻R₂上产生的电流为：

I_F1=V_F1/R₂

与光敏二极管产生的电流I_D0叠加输入到第一运算放大器A₁、第一二极管D₁和第二二极管D₂构成的混频器中，混频器输出的第一混频信号电压V_R中包含I_F1（仅有F1频率的信号）与I_D0（包含F1和F2频率的信号）混频出来的各种和频和差频信号，当F1和F2取较高的频率时，仅I_F1中的F1频率与I_D0中的F1的差频信号为直流或低频信号，因而后续低通滤波器与放大电路1可以从第一混频信号电压V_R中提取出F1频率（也即V_F1）的光电信号。同理，从第二混频信号电压V_IR中提取出F2频率（也即V_F2）的光电信号。

实施例2

一种双通道频分光电信号检测电路，参见图3，包括：第一电阻R₁和第三电阻R₃，

第一电阻R₁的一端分别接第一正弦信号V_F1和第二电阻R₂的一端，第一电阻R₁的另一端分别接第一发光二极管LED_R的阴极，第一发光二极管LED_R的阳极接电源Vcc；第三电阻R₃的一端分别接第二正弦信号V_F2和第四电阻R₄的一端，第三电阻R₃的另一端分别接第二发光二极管LED_IR的阴极，第二发光二极管LED_IR的阳极接电源Vcc；

第二电阻R₂的另一端分别接第五电阻R₅的一端、第一运算放大器A₁的负极性端和光敏二极管D₀的阳极，第五电阻R₅的另一端接第一运算放大器A₁的输出端，输出第一差频信号电压V_R1；第一运算放大器A₁的正极性端接地；

第四电阻R₄的另一端分别接第六电阻R₆的一端、第二运算放大器A₂的负极性端和光敏二极管D₀的阴极，第六电阻R₆的另一端接第二运算放大器A₂的输出端，输出第二差频信号电压V_IR1；第二运算放大器A₂的正极性端接地；

从第一差频信号电压V_R1中提取出第一光电信号，第二差频信号电压V_IR1中提取出第二光电信号。

具体实现时，和实施例1一样，也需保证第一正弦信号V_F1和第二正弦信V_F2的频率不同，详见实施例1中的描述，本发明实施例在此不做限制。

下面结合图4详细的描述该光电信号检测电路的工作原理，描述如下：

在图4所示的等效电路中，第一运算放大器A₁和第五电阻R₅构成了差频器，第一正弦信号V_F1在第二电阻R₂上产生的电流为：

I_F1=V_F1/R₂

与光敏二极管产生的电流I_D0叠加输入到第一运算放大器A₁和第五电阻R₅构成的差频器中，所以输出的第一差频信号电压V_R1中包含I_F1（仅有F1频率的信号）与I_D0（包含F1和F2频率的信号）的差频信号，由于图3是采用低压摆率的运算放大器直接实现差频器，从而不需后续的低通滤波器，因而可以从第一差频信号电压V_R1中提取出F1频率（也即V_F1）的光电信号。同理，从第二差频信号电压V_IR1中提取出F2频率（也即V_F2）的光电信号。

具体实现时，本发明实施例对上述元件的型号不做限制，只要能完成上述功能的元器件均可。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种双通道频分光电信号检测电路，其特征在于，包括：第一电阻(R₁)和第三电阻(R₃)，

所述第一电阻(R₁)的一端分别接第一正弦信号(V_F1)和第二电阻(R₂)的一端，所述第一电阻(R₁)的另一端接第一发光二极管(LED_R)的阴极，所述第一发光二极管(LED_R)的阳极接电源(Vcc)；所述第三电阻(R₃)的一端分别接第二正弦信号(V_F2)和第四电阻(R₄)的一端，所述第三电阻(R₃)的另一端接第二发光二极管(LED_IR)的阴极，所述第二发光二极管(LED_IR)的阳极接所述电源(Vcc)；

所述第二电阻(R₂)的另一端分别接第一二极管(D₁)的阴极、第二二极管(D₂)的阳极、第一运算放大器(A₁)的负极性端和光敏二极管(D₀)的阳极，所述第一二极管(D₁)的阳极和所述第二二极管(D₂)的阴极接所述第一运算放大器(A₁)的输出端，输出第一混频信号电压(V_R)；所述第一运算放大器(A₁)的正极性端接地；

所述第四电阻(R₄)的另一端分别接第三二极管(D₃)的阳极、第四二极管(D₄)的阴极、第二运算放大器(A₂)的负极性端和所述光敏二极管(D₀)的阴极，所述第三二极管(D₃)的阴极和所述第四二极管(D₄)的阳极接所述第二运算放大器(A₂)的输出端，输出第二混频信号电压(V_IR)；所述第二运算放大器(A₂)的正极性端接地；

所述第一混频信号电压(V_R)和所述第二混频信号电压(V_IR)输入低通滤波器与放大电路(1)，提取出频率为F1的第一光电信号和频率为F2的第二光电信号；

其中，所述第一正弦信号(V_F1)和所述第二正弦信号(V_F2)的频率不同。

2.一种双通道频分光电信号检测电路，其特征在于，包括：第一电阻(R₁)和第三电阻(R₃)，

所述第一电阻(R₁)的一端分别接第一正弦信号(V_F1)和第二电阻(R₂)的一端，所述第一电阻(R₁)的另一端接第一发光二极管(LED_R)的阴极，所述第一发光二极管(LED_R)的阳极接电源(Vcc)；所述第三电阻(R₃)的一端分别接第二正弦信号(V_F2)和第四电阻(R₄)的一端，所述第三电阻(R₃)的另一端接第二发光二极管(LED_IR)的阴极，所述第二发光二极管(LED_IR)的阳极接所述电源(Vcc)；

所述第二电阻(R₂)的另一端分别接第五电阻(R₅)的一端、第一运算放大器(A₁)的负极性端和光敏二极管(D₀)的阳极，所述第五电阻(R₅)的另一端接所述第一运算放大器(A₁)的输出端，输出第一差频信号电压(V_R1)；所述第一运算放大器(A₁)的正极性端接地；

所述第四电阻(R₄)的另一端分别接第六电阻(R₆)的一端、第二运算放大器(A₂)的负极性端和所述光敏二极管(D₀)的阴极，所述第六电阻(R₆)的另一端接所述第二运算放大器(A₂)的输出端，输出第二差频信号电压(V_IR1)；所述第二运算放大器(A₂)的正极性端接地；

从所述第一差频信号电压(V_R1)中提取出第一光电信号，所述第二差频信号电压(V_IR1)中提取出第二光电信号；

其中，所述第一正弦信号(V_F1)和所述第二正弦信号(V_F2)的频率不同。