CN103595354B - 一种紫外可见分光光度计光电小信号采集放大电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种紫外可见分光光度计光电小信号采集放大电路，包括信号前端处理部分及信号放大部分；光电检测器输出的电流信号经过信号前端处理部分中运算放大器AD8627转换成电压信号，电压信号再依次经过信号放大部分中数字电位器AD5262增益控制、两个电压型运输放大器OPA2727放大后输出。本发明具有检测精度高，对微弱小信号的采集更加可靠的优点。同时简单、经济，集成度高，电路结构简单，控制效果好，能够准确的提取有用信息。

Description

一种紫外可见分光光度计光电小信号采集放大电路
技术领域
本发明涉及光电小信号采集放大电路领域，具体为一种紫外可见分光光度计光电小信号采集放大电路。
背景技术
紫外/可见分光光度计是根据朗伯比尔定律及物质对光的选择性吸收原理制成的，归结到电路系统上就是通过光电检测器检测光电流的大小，然后对光电流进行后续的转换、传输、放大和采集处理，其中任何一个节点存在干扰、失真都会对输出产生不可预料的结果，因此信号采集通道的设计必须可靠。以往紫外/可见分光光度计信号采集所用的运算放大器输入电流噪声密度均大于0.4fA/√Hz，这对光电流的检测十分不利。当光电流很弱的情况下，有可能运算放大器的噪声电流淹没掉光电流，使输出结果失真，引起测量误差。且以往光电信号的传输电缆均裸露在机箱内，周围环境中的电磁干扰，很有可能对光电信号产生影响，给测量带来不可控制的因素。采用屏蔽电缆将信号线屏蔽，隔绝了周围环境中的电磁干扰，使光电信号高效、干净的传输，测量更加准确，可控，可靠。在信号放大过程中，以往的电路系统采用多路开关切换不同的反馈电阻，反馈电阻受环境温度影响较大，且开关阻抗随温度和时间的变化也不可预知，系统复杂，检测误差大。
发明内容
本发明的目的是提供一种紫外可见分光光度计光电小信号采集放大电路，以解决现有技术存在的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种紫外可见分光光度计光电小信号采集放大电路，其特征在于：包括信号前端处理部分及信号放大部分；所述信号前端处理部分由运算放大器AD8627构成，信号放大部分由数字电位器AD5262、两个电压型运输放大器OPA2727构成，紫外可见分光光度计的光电检测器输出的电流信号经过信号前端处理部分中运算放大器AD8627转换成电压信号，电压信号再依次经过信号放大部分中数字电位器AD5262增益控制、两个电压型运输放大器OPA2727放大后输出。
所述的一种紫外可见分光光度计光电小信号采集放大电路，其特征在于：所述信号前端处理部分由运算放大器AD8627构成，运算放大器AD8627的同相输入端、反相输入端之间接入紫外可见分光光度计的光电检测器，其中同相输入端还通过导线接地，运算放大器AD8627的正、负电源端分别通过电阻对应接入+5V、-5V电压，运算放大器AD8627的正、负电源端还分别通过相互并联的电容接地，运算放大器AD8627的输出端上连接有屏蔽传输电缆，且屏蔽传输电缆接入信号放大部分，运算放大器AD8627的反相输入端、输出端之间还连接有相互并联的电容与电阻构成的阻容结构。
所述的一种紫外可见分光光度计光电小信号采集放大电路，其特征在于：所述信号放大部分包括两个电压型运输放大器OPA2727，以及数字电位器AD5262，数字电位器AD5262其中一个非滑动端接入所述运算放大器AD8627上的信号输出线，数字电位器AD5262的滑动端与第一个电压型运输放大器OPA2727的反相输入端连接，数字电位器AD5262的滑动端还通过电容与第一个电压型运输放大器OPA2727的输出端连接，数字电位器AD5262另一个非滑动端与第一个电压型运输放大器OPA2727的输出端连接，第一个电压型运输放大器OPA2727的同相输入端接地，第一个电压型运输放大器OPA2727的正、负电源端分别通过电阻对应接入+5V、-5V电压，第一个电压型运输放大器OPA2727的正、负电源端还分别通过相互并联的电容接地，第一个电压型运输放大器OPA2727的输出端通过电阻与第二个电压型运输放大器OPA2727的反相输入端连接，第二个电压型运输放大器OPA2727的同相输入端接地，第二个电压型运输放大器OPA2727的反相输入端与输出端之间还连接有相互并联的电容与电阻构成的阻容结构，第二个电压型运输放大器OPA2727的输出端上依次连接有电阻、电容后接地，且第二个电压型运输放大器OPA2727的输出端上电阻与电容之间有屏蔽传输电缆引出。
本发明采用数字电位器，可以有效抵消因环境温度变化带来的影响，电路简单，控制精度高，减小测量误差。
本发明具有检测精度高，对微弱小信号的采集更加可靠的优点。同时简单、经济，集成度高，电路结构简单，控制效果好，能够准确的提取有用信息。
附图说明
图1为本发明信号前端处理部分电路图。
图2为本发明信号放大部分电路图。
具体实施方式
如图1、图2所示。一种紫外可见分光光度计光电小信号采集放大电路，包括信号前端处理部分及信号放大部分；信号前端处理部分由运算放大器AD8627构成，信号放大部分由数字电位器AD5262、两个电压型运输放大器OPA2727构成，紫外可见分光光度计的光电检测器输出的电流信号经过信号前端处理部分中运算放大器AD8627转换成电压信号，电压信号再依次经过信号放大部分中数字电位器AD5262增益控制、两个电压型运输放大器OPA2727放大后输出。
信号前端处理部分由运算放大器AD8627构成，运算放大器AD8627的同相输入端、反相输入端之间接入紫外可见分光光度计的光电检测器，其中同相输入端还通过导线接地，运算放大器AD8627的正、负电源端分别通过电阻R1、R2对应接入+5V、-5V电压，运算放大器AD8627的正、负电源端还分别通过相互并联的电容C1、C2和电阻C3、C4接地，运算放大器AD8627的输出端上连接有屏蔽传输电缆，且屏蔽传输电缆接入信号放大部分，运算放大器AD8627的反相输入端、输出端之间还连接有相互并联的电容C5与电阻R3构成的阻容结构。
信号放大部分包括两个电压型运输放大器OPA2727，以及数字电位器AD5262，数字电位器AD5262其中一个非滑动端接入运算放大器AD8627上的信号输出线，数字电位器AD5262的滑动端与第一个电压型运输放大器OPA2727的反相输入端连接，数字电位器AD5262的滑动端还通过电容C6与第一个电压型运输放大器OPA2727的输出端连接，数字电位器AD5262另一个非滑动端与第一个电压型运输放大器OPA2727的输出端连接，第一个电压型运输放大器OPA2727的同相输入端接地，第一个电压型运输放大器OPA2727的正、负电源端分别通过电阻R4、R5对应接入+5V、-5V电压，第一个电压型运输放大器OPA2727的正、负电源端还分别通过相互并联的电容C7、C8和C9、C10接地，第一个电压型运输放大器OPA2727的输出端通过电阻R6与第二个电压型运输放大器OPA2727的反相输入端连接，第二个电压型运输放大器OPA2727的同相输入端接地，第二个电压型运输放大器OPA2727的反相输入端与输出端之间还连接有相互并联的电容C11与电阻R7构成的阻容结构，第二个电压型运输放大器OPA2727的输出端上依次连接有电阻R8、电容C12后接地，且第二个电压型运输放大器OPA2727的输出端上电阻R8与电容C12之间有屏蔽传输电缆引出。
本发明中，信号前端处理部分因其是电流到电压的转换电路，为了提高转换精度，需选用低输入电流噪声密度和低输入偏置电流的运算放大器，本发明中选用高性能低噪声运算放大器AD8627，其输入电流噪声密度为0.4fA/√Hz，典型输入偏置电流为0.25pA，在现有条件下，此款放大器是最合适的选择，配合高精度反馈电阻，能更好的将电流信号转为电压信号。在电路实现中，为了进一步抑制电源波动对输出的影响，在电源输入端加入阻容结构进行滤波，确保输出电压的稳定。
本发明中信号放大部分，在中心控制模块中，经信号线传输过来的信号是电压信号，要进一步对其放大处理。本发明中选用高性能低噪声电压型运算放大器OPA2727，在100KHz条件下，其输入电压噪声密度为6nV/√Hz，典型输入偏置电压为15uV，非常适合做电压放大。配合数字电位器AD5262，进行程控增益控制。
本发明中，由于所有电器和电子设备工作时都会对周围环境产生一定程度的电磁干扰，当信号传输电缆暴露在机箱内时，电磁辐射就会耦合到电路系统中，破坏传输信号的真实性，因此本发明中所有连接线均采用屏蔽传输电缆代替普通的信号传输线，有效、可靠的保证了信号在传输过程中不受影响。

Claims (2)

1.一种紫外可见分光光度计光电小信号采集放大电路，其特征在于：包括信号前端处理部分及信号放大部分；所述信号前端处理部分由运算放大器AD8627构成，信号放大部分由数字电位器AD5262、两个电压型运输放大器OPA2727构成，紫外可见分光光度计的光电检测器输出的电流信号经过信号前端处理部分中运算放大器AD8627转换成电压信号，电压信号再依次经过信号放大部分中数字电位器AD5262增益控制、两个电压型运输放大器OPA2727放大后输出；
所述信号前端处理部分由运算放大器AD8627构成，运算放大器AD8627的同相输入端、反相输入端之间接入紫外可见分光光度计的光电检测器，其中同相输入端还通过导线接地，运算放大器AD8627的正、负电源端分别通过电阻对应接入+5V、-5V电压，运算放大器AD8627的正、负电源端还分别通过相互并联的电容接地，运算放大器AD8627的输出端上连接有屏蔽传输电缆，且屏蔽传输电缆接入信号放大部分，运算放大器AD8627的反相输入端、输出端之间还连接有相互并联的电容与电阻构成的阻容结构。
2.根据权利要求1所述的一种紫外可见分光光度计光电小信号采集放大电路，其特征在于：所述信号放大部分包括两个电压型运输放大器OPA2727，以及数字电位器AD5262，数字电位器AD5262其中一个非滑动端接入所述运算放大器AD8627上的屏蔽传输电缆，数字电位器AD5262的滑动端与第一个电压型运输放大器OPA2727的反相输入端连接，数字电位器AD5262的滑动端还通过电容与第一个电压型运输放大器OPA2727的输出端连接，数字电位器AD5262另一个非滑动端与第一个电压型运输放大器OPA2727的输出端连接，第一个电压型运输放大器OPA2727的同相输入端接地，第一个电压型运输放大器OPA2727的正、负电源端分别通过电阻对应接入+5V、-5V电压，第一个电压型运输放大器OPA2727的正、负电源端还分别通过相互并联的电容接地，第一个电压型运输放大器OPA2727的输出端通过电阻与第二个电压型运输放大器OPA2727的反相输入端连接，第二个电压型运输放大器OPA2727的同相输入端接地，第二个电压型运输放大器OPA2727的反相输入端与输出端之间还连接有相互并联的电容与电阻构成的阻容结构，第二个电压型运输放大器OPA2727的输出端上依次连接有电阻、电容后接地，且第二个电压型运输放大器OPA2727的输出端上电阻与电容之间有屏蔽传输电缆引出。
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