CN111756342A - 一种放大电路以及光电器件 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种放大电路以及光电器件，放大电路包括：放大元件，所述放大元件的输入端用于连接外部的光电二极管；反馈补偿元件，所述反馈补偿元件的一端与所述输入端连接，所述反馈补偿元件的另一端用于连接外部的容性负载；阻性元件，所述阻性元件的一端与所述放大元件的输出端连接，所述阻性元件的另一端则与所述反馈补偿元件的另一端连接。一方面，该阻性元件可以与外部的容性负载构成一个低通的RC滤波电路，从而放大元件运放自带的噪声，进一步提高的信号的信噪比，另一方面，由于该阻性元件位于反馈补偿元件与放大元件构成的环路内，故该阻性元件可以提高放大元件的带载能力，有效避免振铃现象的出现。
Description
技术领域
本申请涉及光电技术领域，具体而言，涉及一种放大电路以及光电器件。
背景技术
在光电器件中，需要通过放大电路将光电二极管输出的电信号放大输出。由于光电器件需要比较高的信噪比，故需要在放大电路中运放的两端加一个RC反馈回路来滤除光电二极管输出的电信号的噪声，以提高信号的信噪比。
但是，这种方式仅将电信号中噪声滤除，而运放自带的噪声还会携带在放大电路输出的放大信号中。并且，这种电路结构的带载能力有限，在运放后端接入的容性负载过大时，会导致信号出现不稳定的振铃现象。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种放大电路以及光电器件，用以实现对运放自带噪声的滤除，并避免信号出现振铃现象。
第一方面，本申请实施例提供了一种放大电路，包括：放大元件，所述放大元件的输入端用于连接外部的光电二极管；反馈补偿元件，所述反馈补偿元件的一端与所述输入端连接，所述反馈补偿元件的另一端用于连接外部的容性负载；阻性元件，所述阻性元件的一端与所述放大元件的输出端连接，所述阻性元件的另一端则与所述反馈补偿元件的另一端连接。
在本申请实施例中，通过在反馈补偿元件与容性负载连接的另一端和运放的输出端之间接入一个阻性元件，一方面，该阻性元件可以与外部的容性负载构成一个低通的RC滤波电路，从而放大元件运放自带的噪声，进一步提高信号的信噪比，另一方面，由于该阻性元件位于反馈补偿元件与放大元件构成的环路内，故该阻性元件可以提高放大元件的带载能力，有效避免振铃现象的出现。
结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述阻性元件包括驱动电阻。
在本申请实施例中，电阻是成本低且稳定性强的阻性元件，故阻性元件采用电阻可以低成本且稳定可靠的实现对运放自带噪声的滤除，并避免信号出现振铃现象。
结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述驱动电阻为多个，多个所述驱动电阻相互串联和/或并联。
在本申请实施例中，通过多个驱动电阻相互串联和/或并联能够比较精确的调整阻性元件的阻抗到其需要的数值。
结合第一方面，在第三种可能的实现方式中，放大电路还包括：容性元件，所述容性元件的一端与所述阻性元件的另一端连接，所述容性元件的另一端接地。
在本申请实施例中，通过在阻性元件与后端的容性负载之间增加容性元件，其可进一步增强其构成的RC滤波电路的滤波能力，进一步提高信号的信噪比。
结合第一方面，在第四种可能的实现方式中，放大电路还包括：容性元件，所述容性元件的一端与所述输入端连接，所述容性元件的另一端与所述输出端连接。
在本申请实施例中，通过在放大元件的输入与输出之间增加容性元件，一方面，其可以将一部分本该经过反馈补偿元件的噪声信号分流，从而缓解反馈补偿元件的压力，并配合反馈补偿元件更彻底将噪声信号滤除，另一方面，容性元件较于外部的容性负载，其在整个系统中是前置的，故其对频率补偿的相位超前恰好中和外部的容性负载引起的相位滞后，从而使得放大电路更加稳定，对容性负载的带载能力更好，进一步避免出现振铃现象。
结合第一方面的第三种或第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述容性元件包括补偿电容。
在本申请实施例中，由于电容是成本低且稳定性强的容性元件，故容性元件采用容性可以低成本且稳定可靠的实现对噪声进一步的滤除，以及进一步避免信号出现振铃现象。
结合第一方面的第五种可能的实现方式中，在第六种可能的实现方式中，所述补偿电容为多个，多个所述补偿电容相互串联和/或并联。
在本申请实施例中，通过多个补偿电容相互串联和/或并联能够比较精确的调整容性元件的容值到其需要的数值。
结合第一方面，在第七种可能的实现方式中，反馈补偿元件包括：反馈电阻和反馈电容，所述反馈电阻的一端和反馈电容的一端与所述输入端连接，所述反馈电阻的另一端和反馈电容的另一端用于连接所述容性负载。
在本申请实施例中，反馈电阻和反馈电容的并联能够构成滤波性能良好的RC回路。
结合第一方面，在第八种可能的实现方式中，所述放大元件包括运算放大器。
在本申请实施例中，由于运放具备稳定可靠的放大功能，故采用算放大器能够有效提升放大电路的可靠性和稳定性。
第二方面，本申请实施例提供了一种光电器件，包括：光电转换电路、如第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述的放大电路以及后置处理电路；所述放大电路分别连接所述光电转换电路以及所述后置处理电路。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的一种放大电路的结构框图；
图2为本申请实施例提供的一种放大电路的第一电路原理图；
图3为本申请实施例提供的一种放大电路的第二电路原理图；
图4为本申请实施例提供的一种放大电路的第三电路原理图；
图5为本申请实施例提供的一种放大电路的第四电路原理图；
图6为本申请实施例提供的一种光电器件的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
请参阅图1，本申请实施例提供了一种放大电路100，该放大电路100可以包括：放大元件110、反馈补偿元件120以及阻性元件130。
其中，放大元件110的输入端用于连接外部的光电二极管、反馈补偿元件120的一端与放大元件110的输入端连接，反馈补偿元件120的另一端则用于连接外部的容性负载；而阻性元件130的一端与放大元件110的输出端连接，以及阻性元件130的另一端则与反馈补偿元件120的另一端连接。
通过这种结构，通过在反馈补偿元件120与容性负载连接的另一端和运放的输出端之间接入一个阻性元件130，一方面，该阻性元件130可以与后端的容性负载构成一个低通的RC滤波电路，从而放大元件110运放自带的噪声，进一步提高的信号的信噪比，另一方面，由于该阻性元件130位于反馈补偿元件120与放大元件110构成的环路内，故该阻性元件130可以提高放大元件110的带载能力，有效避免振铃现象的出现。
下面将对放大电路100的各元件进行详细介绍。
请参阅图2，放大元件110可以是运算放大器Q1，该运算放大器Q1的数量可以根据实际情况进行设定，比如，实际对信号的放大要求不是很高，运算放大器Q1可以采用图2所示的一个运算放大器Q1，又比如，实际对信号的放大要求比较高，运算放大器Q1可以为图3所示的两个，并进行级联。
本实施例中，运算放大器Q1的输入端用于与外部的光电二极管连接，具体可以是运算放大器Q1的负极端作为输入端与光电二极管连接，运算放大器Q1的正极端则接地，以确保回路正常工作。而运算放大器Q1的输出端则阻性元件130的一端连接。
通过这种连接结构，光电二极管输出的光转电的电流信号首先通过运算放大器Q1的输入端输入到运算放大器Q1。运算放大器Q1内部的回路将电流信号转换成电压信号，并对其进行放大。最后，运算放大器Q1的输出端再将放大的电压信号输出。
也如图2所示，阻性元件130包括驱动电阻Rs，其中，驱动电阻Rs即表示该电子的作用为提高放大电路10的驱动带载能力。该驱动电阻Rs的数量以及大小可以根据实际情况进行设定；比如，若一个驱动电阻Rs的阻抗就满足阻性元件130的实际需求，驱动电阻Rs可以为图2所示的一个；又比如，若一个驱动电阻Rs的阻抗无法满足阻性元件130的实际需求，驱动电阻Rs为多个，且多个驱动电阻Rs通过相互串联和/或并联，来将阻性元件130的阻抗精确的调整到满足实际需求，如图3中前两个驱动电阻Rs先进行并联，然后与第三个驱动电阻Rs串联，从而构成串并联结构。
请参阅图2或图3，反馈补偿元件120可以包括：反馈电阻RL和反馈电容CL，反馈电阻RL的一端和反馈电容CL的一端可以均与运算放大器Q1的输入端连接，而反馈电阻RL的另一端和反馈电容CL的另一端则均用于连接外部的容性负载。
可以理解到，反馈电阻RL和反馈电容CL的并联能够构成滤波性能良好的RC回路，以确保放大电路100具备良好的反馈调节能力。
还可以理解到，反馈电阻RL的数量以及大小也可以根据实际情况进行设定；比如，若一个反馈电阻RL的阻抗就满足反馈补偿元件120的实际需求，反馈电阻RL可以为图2和图3所示的一个；又比如，若一个反馈电阻RL的阻抗无法满足反馈补偿元件120的实际需求，反馈电阻RL为多个，且反馈电阻RL也通过相互串联和/或并联，来将反馈电阻RL的整体阻抗精确的调整到满足实际需求。此外，反馈电容CL的数量以及大小也可以根据实际情况进行设定；比如，若一个反馈电容CL的容值就满足反馈补偿元件120的实际需求，反馈电容CL可以为图2和图3所示的一个；又比如，若一个反馈电容CL的阻抗无法满足反馈补偿元件120的实际需求，反馈电容CL为多个，且反馈电容CL也通过相互串联和/或并联，来将反馈电容CL的整体容值精确的调整到满足实际需求。
请参阅图4和图5，基于同一发明构思，在本申请的一些实施方式中，放大电路100还可以包括：容性元件140。
本实施例中，容性元件140可以包括补偿电容C1，补偿电容C1的数量以及大小也可以根据实际情况进行设定；比如，若一个补偿电容C1的容值就满足容性元件140的实际需求，补偿电容C1可以为图4和图5所示的一个；又比如，若一个补偿电容C1的阻抗无法满足容性元件140的实际需求，补偿电容C1为多个，且补偿电容C1也通过相互串联和/或并联，来将补偿电容C1的整体容值精确的调整到满足实际需求。
本实施例中，根据实际需求的不同，该容性元件140在放大电路100中的设置位置也有所不同。比如，若需要阻性元件130与外部的容性负载构成的RC低通滤波器具备更好的效果，该容性元件140可以并接在阻性元件130与外部的容性负载之间，即图4所示，补偿电容C1的一端可以与阻性元件130的另一端连接，而补偿电容C1的另一端则接地。这样，位于阻性元件130与外部的容性负载之间的容性元件140可进一步增强其构成的RC滤波电路的滤波能力，进一步提高信号的信噪比。
又比如，若需要提高放大电路100对光电二极管输出的电信号中噪声的过滤能力，以及提高放大电路100的带载能力，该容性元件140可以并接在运算放大器Q1的输入端和输出端之间，即图6所示，补偿电容C1的一端可以与运算放大器Q1的输入端连接，而补偿电容C1的另一端则可以与运算放大器Q1的输出端。这样，容性元件140可以将一部分本该经过反馈补偿元件120的噪声信号分流，从而缓解反馈补偿元件120的压力，并配合反馈补偿元件120更彻底将噪声信号滤除，另一方面，容性元件140较于外部的容性负载，其在整个系统中是前置的，故其对频率补偿的相位超前恰好中和后端容性负载引起的相位滞后，从而使得放大电路100更加稳定，对容性负载的带载能力更好，进一步避免出现振铃现象。
请参阅图6，基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种光电器件10，该光电器件10可以包括：光电转换电路11、前述实施例中所述的放大电路100以及后置处理电路12，其中，该放大电路100分别连接光电转换电路11以及后置处理电路12。
综上所述，通过在反馈补偿元件与容性负载连接的另一端和运放的输出端之间接入一个阻性元件，一方面，该阻性元件可以与外部的容性负载构成一个低通的RC滤波电路，从而放大元件自带的噪声，进一步提高的信号的信噪比，另一方面，由于该阻性元件位于反馈补偿元件与放大元件构成的环路内，故该阻性元件可以提高放大元件的带载能力，有效避免振铃现象的出现。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
另外，作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
再者，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种放大电路，其特征在于，包括：
放大元件，所述放大元件的输入端用于连接外部的光电二极管；
反馈补偿元件，所述反馈补偿元件的一端与所述输入端连接，所述反馈补偿元件的另一端用于连接外部的容性负载；
阻性元件，所述阻性元件的一端与所述放大元件的输出端连接，所述阻性元件的另一端则与所述反馈补偿元件的另一端连接。
2.根据权利要求1所述的放大电路，其特征在于，
所述阻性元件包括驱动电阻。
3.根据权利要求2所述的放大电路，其特征在于，
所述驱动电阻为多个，多个所述驱动电阻相互串联和/或并联。
4.根据权利要求1所述的放大电路，其特征在于，放大电路还包括：
容性元件，所述容性元件的一端与所述阻性元件的另一端连接，所述容性元件的另一端接地。
5.根据权利要求1所述的放大电路，其特征在于，放大电路还包括：
容性元件，所述容性元件的一端与所述输入端连接，所述容性元件的另一端与所述输出端连接。
6.根据权利要求5或4所述的放大电路，其特征在于，
所述容性元件包括补偿电容。
7.根据权利要求6所述的放大电路，其特征在于，
所述补偿电容为多个，多个所述补偿电容相互串联和/或并联。
8.根据权利要求1所述的放大电路，其特征在于，
反馈补偿元件包括：反馈电阻和反馈电容，所述反馈电阻的一端和反馈电容的一端与所述输入端连接，所述反馈电阻的另一端和反馈电容的另一端用于连接所述容性负载。
9.根据权利要求1所述的放大电路，其特征在于，
所述放大元件包括运算放大器。
10.一种光电器件，其特征在于，包括：光电转换电路、如权利要求1-9任一权项所述的放大电路以及后置处理电路；所述放大电路分别连接所述光电转换电路以及所述后置处理电路。
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| CN202010715931.5A CN111756342A (zh) | 2020-07-23 | 2020-07-23 | 一种放大电路以及光电器件 |
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2020
- 2020-07-23 CN CN202010715931.5A patent/CN111756342A/zh active Pending
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