CN201207034Y - 一种光电转换前置放大电路 - Google Patents

Abstract

一种光电转换前置放大电路，包括光电二极管VD1、低噪声宽带放大器N1，光电二极管VD1负极连接偏置电源A，正极连接低噪声宽带放大器N1的反相输入端，低噪声宽带放大器N1的同相输入端接地，其中，低噪声宽带放大器N1的输出端与其反相输入端之间串接有第一反馈电阻R1、第二反馈电阻R2，第一、第二反馈电阻R1、R2的串联中间接点与地之间串接有第三反馈电阻R3和一开关电容C2，其中，第一、第二反馈电阻阻值均大于十倍的第三反馈电阻的阻值，当低频增益相同时，高频增益能提高约R1R2/[R3(R1+R2)]倍，提高了放大电路的放大倍数和信噪比，因而可减少后级运放数量，降低生产成本。

Description

一种光电转换前置放大电路

技术领域

本实用新型涉及能见度仪技术，尤其涉及能见度仪中光电转换的前置放大电路。

背景技术

目前，在前向散射能见度仪的应用中，光电转换器常用图1所示的电路，图1中：光电二极管VD1负极连接偏置电源A，该偏置电源提供偏置电压V1，光电二极管VD1的正极连接低噪声宽带放大器N1的反相输入端，放大器N1的同相输入端接地，放大器N1的反相输入端与其输出端之间连接有一反馈电阻R1，还连接有一补偿电容C1，反馈电阻R1与补偿电容C1并联；光电二极管VD1感光后输出感应电流Iph，由反馈电阻R1在放大器N1的反相输入端形成反相电压，经放大器N1放大后在其输出端输出电压Vo。在该电路中对背景光和前向散射光产生的电流放大系数相同，由于背景光的强度及变化范围均远大于前向散射光，为避免放大器输出饱和，R1只能采用较小的阻值，不能充分利用放大器N1的性能，放大系数和信噪比均较低，因此需要多级放大电路进行放大，不可避免需要增加运放的数量，提高了成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种放大系数和信噪比高的放大电路。

一种光电转换前置放大电路，包括光电二极管(VD1)和低噪声宽带放大器(N1)，光电二极管(VD1)的负极连接偏置电源(A)，正极连接低噪声宽带放大器(N1)的反相输入端，低噪声宽带放大器(N1)的同相输入端接地，其中：低噪声宽带放大器(N1)的输出端与其反相输入端之间串接有第一反馈电阻(R1)、第二反馈电阻(R2)，第一、第二反馈电阻(R1、R2)的串联中间接点与地之间串接有第三反馈电阻(R3)和一开关电容(C2)，其中，第一、第二反馈电阻阻值均大于十倍的第三反馈电阻的阻值。

所述的光电转换前置放大电路，其中：所述低噪声宽带放大器的输出端与其反相输入端之间串接有一补偿电容(C1)。

本实用新型采用上述技术方案将达到如下的技术效果：

本实用新型的放大电路，采用T型的反馈电路结构，开关电容C2在高频信号输入时可视为短路状态，在低频信号时可视为开路状态，相当于一个高、低频转换的开关；由于自然环境的背景光的能量主要集中在几Hz以下的低频段，而前向散射光是经过调制的几千Hz高频率信号，本实用新型放大电路中放大器的增益：

$K=\frac{\mathrm{Vo}}{\mathrm{Iph}}=-\frac{R1+R2+\mathrm{j\ω}(R1R2+R2R3+R1R3)C1}{1+\mathrm{j\ωR}3C1}$

对于光电二极管感测到的高频光信号，其频率

f＝f_h>2/(R3C1)

所以放大器的高频增益：

K＝K_h＝Vo/Iph≈(R1R2)/R3

对于光电二极管感测到的低频背景光，其频率：

f_L<2/[R1R2C1/(R1+R2)]

所以放大器的低频增益：

K＝K_L＝Vo/Iph≈R1+R2

放大器高频增益与低频增益之比为：K_h/K_L≈R1R2/[R3(R1+R2)]

因而当低频增益相同时，高频增益约提高了R1R2/[R3(R1+R2)]倍，而R1>10R3，R2>10R3，因此可见本实用新型放大电路可大大提高其放大器N1的放大倍数，增加后级放大器输入端信号与噪声的比值，提高了信噪比，并可减少光电转换前置放大电路中运放的数量，降低生产成本。补偿电容C1的作用是避免放大器N1自激振荡，保持其稳定工作。

附图说明

图1为能见度仪现有技术中的光电转换前置放大电路；

图2为本实用新型提供的光电转换前置放大电路。

具体实施方式

实施例：

一种光电转换前置放大电路，如图2，其包括光电二极管VD1和低噪声宽带放大器N1，光电二极管VD1的负极连接偏置电源A，正极连接低噪声宽带放大器N1的反相输入端，低噪声宽带放大器N1的同相输入端接地，低噪声宽带放大器N1的输出端与其反相输入端之间一路是一补偿电容C1，另一路是反馈电路，反馈电路中：第一反馈电阻R1、第二反馈电阻R2串联后接在低噪声宽带放大器N1的输出端与其反相输入端之间，第一、第二反馈电阻R1、R2的串联中间接点与地之间还串接有第三反馈电阻R3和一开关电容C2，其中，第一、第二反馈电阻阻值均大于十倍的第三反馈电阻的阻值，R1>10R3，R2>10R3。

补偿电容C1在这里的作用是避免放大器N1自激振荡，保持其稳定工作。

开关电容C2在高频信号输入时可视为短路状态，在低频信号时可视为开路状态，对于光电二极管感测到的高频前向散射光，放大器的增益为K＝K_h＝Vo/Iph≈(R1R2)/R3；对于光电二极管感测到的低频背景光，放大器的增益为K＝K_L＝Vo/Iph≈R1+R2，则放大器高频增益与低频增益之比为K_h/K_L≈R1R2/[R3(R1+R2)]，因此当低频增益相同时，高频增益约提高了R1R2/[R3(R1+R2)]倍，而R1>10R3，R2>10R3，因此可见本实用新型放大电路中可大大提高其放大器N1的放大倍数，增加后级放大器输入端信号与噪声的比值，提高了信噪比，并可减少光电转换前置放大电路中运放的数量，降低生产成本。

Claims (2)

1、一种光电转换前置放大电路，包括光电二极管(VD1)和低噪声宽带放大器(N1)，光电二极管(VD1)的负极连接偏置电源(A)，正极连接低噪声宽带放大器(N1)的反相输入端，低噪声宽带放大器(N1)的同相输入端接地，其特征在于：低噪声宽带放大器(N1)的输出端与其反相输入端之间串接有第一反馈电阻(R1)、第二反馈电阻(R2)，第一、第二反馈电阻(R1、R2)的串联中间接点与地之间串接有第三反馈电阻(R3)和一开关电容(C2)，其中，第一、第二反馈电阻阻值均大于十倍的第三反馈电阻的阻值。

2、如权利要求1所述的光电转换前置放大电路，其特征在于：所述低噪声宽带放大器的输出端与其反相输入端之间串接有一补偿电容(C1)。

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