CN205067735U - 一种激光探测信号处理电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及弱电信号处理技术领域，尤其是一种激光探测信号处理电路。它包括激光接收组件、主放电路、信号比较电路和脉宽调整电路；主放电路将所述激光接收组件输出的微弱电信号进行信号的低噪声、高精度放大，信号比较电路将放大后的信号进行信号的高精度二值化处理，脉宽调整电路将比较处理后的信号进行脉冲宽度调整来触发得到一个所需脉宽的正脉冲。本实用新型利用主放电路、信号比较电路及脉宽调整电路来实现弱信号处理，经高速比较器输出的信号实现了信号整形，二值化效果明显，上升时间明显缩短，且降低了信号噪声，为后级的信号处理电路提供了稳定可靠的前级信号。该电路设计简单、可靠、易实现，在激光应用中有较强的实用性。

Description

一种激光探测信号处理电路

技术领域

本实用新型涉及弱电信号处理技术领域，尤其是一种激光探测信号处理电路。

背景技术

激光具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性等四大特点，使其广泛应用于许多领域，如军事、工业和医疗等。与无线电、微波相比，激光具有波长短、方向性好的特点，激光测距、激光成像等激光探测、测量设备具有精度高、抗杂波干扰强、效费比高等优点。但在这些激光测量中，光电光电探测器接收到的激光回波信号功率非常弱，光电光电探测器的输出信号小，为了便于后续的精确信号处理，此微弱信号的处理对整个系统就显得尤为重要。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种设计简单、可靠、易实现、为后级系统提供稳定可靠的前级信号的激光探测信号处理电路。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种激光探测信号处理电路，它包括激光接收组件、主放电路、信号比较电路和脉宽调整电路；

所述主放电路将所述激光接收组件输出的微弱电信号进行信号的低噪声、高精度放大，所述信号比较电路将放大后的信号进行信号的高精度二值化处理，所述脉宽调整电路将比较处理后的信号进行脉冲宽度调整来触发得到一个所需脉宽的正脉冲。

优选地，所述激光接收组件由Si-PIN型光电探测器和低噪声前置放大器组成。

优选地，所述主放电路包括一AD8045AR型运算放大器；

所述AD8045AR型运算放大器的2端口通过第一电阻接地、2端口还依次通过第三电阻和第四电阻接地、3端口连接所述激光接收组件输出的微弱电信号端并通过第二电阻接地、4端口连接-5V电压并分别通过第三电容与第四电容接地、6端口连接于所述第三电阻与第四电阻之间并连接所述信号比较电路、7端口连接+5V电压并分别通过第一电容与第二电容接地。

优选地，所述信号比较电路包括一AD8611KR型高速比较器；

所述AD8611KR型高速比较器的2端口通过第五电容连接所述AD8045AR型运算放大器的6端口、2端口还通过第六电阻接地、3端口依次通过第七电阻和第五电阻连接AD8611KR型高速比较器的2端口、3端口还通过第八电阻接地、1端口连接+5V电压并连接在所述第五电阻与第七电阻之间、7端口连接所述脉冲调整电路。

优选地，所述脉宽调整电路包括一NE555P型单稳态触发器；

所述NE555P型单稳态触发器的2脚连接所述AD8611KR型高速比较器的7端口、5脚分别通过第六电容接地、6脚通过第七电容接地、4脚连接NE555P型单稳态触发器的8脚、7脚连接NE555P型单稳态触发器的6脚、8脚通过第九电阻分别连接NE555P型单稳态触发器的6脚与7脚。

由于采用了上述方案，本实用新型针对探测激光回波信号所输出的微弱电信号，设计了主放电路、信号比较电路及脉宽调整电路，实现了弱信号处理，经高速比较器输出的信号实现了信号整形，二值化效果明显，上升时间明显缩短，且降低了信号噪声，为后级的信号处理电路提供了稳定可靠的前级信号。该电路设计简单、可靠、易实现，在激光应用中有较强的实用性。

附图说明

图1是本实用新型实施例的电路原理图；

图2是本实用新型实施例的主放电路结构图；

图3是本实用新型实施例的信号比较电路结构图；

图4是本实用新型实施例的脉宽调整电路结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1所示，本实施例的一种激光探测信号处理电路，它包括激光接收组件1、主放电路2、信号比较电路3和脉宽调整电路4；

主放电路2将所述激光接收组件1输出的微弱电信号进行信号的低噪声、高精度放大，信号比较电路3将放大后的信号进行信号的高精度二值化处理，脉宽调整电路4将比较处理后的信号进行脉冲宽度调整来触发得到一个所需脉宽的正脉冲。

这里采用的激光接收组件1由Si-PIN型光电探测器和低噪声前置放大器组成，具有体积小、灵敏度高、响应度高等特点。

如图2所示，本实施例的主放电路2包括一AD8045AR型运算放大器U1；AD8045AR型运算放大器U1的2端口通过第一电阻R1接地、2端口还依次通过第三电阻R3和第四电阻R4接地、3端口连接激光接收组件1输出的微弱电信号端并通过第二电阻R2接地、4端口连接-5V电压并分别通过第三电容C3与第四电容C4接地、6端口连接于第三电阻R3与第四电阻R4之间并连接信号比较电路3、7端口连接+5V电压并分别通过第一电容C1与第二电容C2接地。

由于前置放大器输出的电信号约为100mV,所以，此主放电路2的放大倍数暂设定为10(根据调试情况可以进一步调整)。AD8045AR型运算放大器U1自身的增益宽积为1GHz,在此电路结构中，增益达到了10倍的放大倍数，标准带宽成为40MHz,完全符合光电探测器的电气特性。此部分电路主要实现信号的低噪声、高精度放大。

如图3所示，本实施例的信号比较电路3包括一AD8611KR型高速比较器U2；AD8611KR型高速比较器U2的2端口通过第五电容C5连接AD8045AR型运算放大器U2的6端口、2端口还通过第六电阻R6接地、3端口依次通过第七电阻R7和第五电阻R5连接AD8611KR型高速比较器U2的2端口、3端口还通过第八电阻R8接地、1端口连接+5V电压并连接在第五电阻R5与第七电阻R7之间、7端口连接脉冲调整电路4。

决定比较器工作能力有压摆率，灵敏度等，本实施例选用的AD8611KR型高速比较器U2符合应用要求，由于AD8611KR型高速比较器U2的输入电压范围为0～3V，为使AD8611KR型高速比较器U2工作在较好的比较状态，并降低噪声带来的干扰，此电路中将AD8611KR型高速比较器U2的参考电压设在0.9V左右，输入端的初始电压设的略低于参考电压。这样，一方面，微弱的噪声不会影响到比较结果，另一方面，在这个电压范围里AD8611KR型高速比较器U2进行工作，得出的结果也比较准。此部分电路实现了信号的高精度二值化处理，以便于后续的逻辑电路进一步处理。

如图4所示，本实施例的脉宽调整电路4包括一NE555P型单稳态触发器U3；NE555P型单稳态触发器U3的2脚连接AD8611KR型高速比较器U2的7端口、5脚分别通过第六电容C6接地、6脚通过第七电容C7接地、4脚连接NE555P型单稳态触发器U3的8脚、7脚连接NE555P型单稳态触发器U3的6脚、8脚通过第九电阻R9分别连接NE555P型单稳态触发器U3的6脚与7脚。

Si-PIN型光电探测器发射的激光信号为脉冲信号，脉宽30ns频率小于30Hz，该信号经放大，二值化处理以后，脉宽基本维持不变。为使比较处理后的信号符合后续系统的应用要求，需要对此信号进行脉宽调整，在此采用一个NE555P型单稳态触发器来调整脉冲宽度。

此脉宽调整电路4为下降沿触发，而AD8611KR型高速比较器U2输出信号时，同时提供有反向输出端。此处利用反向输出端输出的负脉冲正好可以触发得到一个所需脉宽的正脉冲。

综上所述，本实施例针对光电探测器输出的微弱电信号，设计了主放电路、信号比较电路及脉宽调整电路，实现了弱信号处理，为后级的信号处理提供了稳定可靠的前级信号。该电路设计简单、可靠、易实现，在激光应用中有较强的实用性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种激光探测信号处理电路，其特征在于：它包括激光接收组件、主放电路、信号比较电路和脉宽调整电路；

所述主放电路将所述激光接收组件输出的微弱电信号进行信号的低噪声、高精度放大，所述信号比较电路将放大后的信号进行信号的高精度二值化处理，所述脉宽调整电路将比较处理后的信号进行脉冲宽度调整来触发得到一个所需脉宽的正脉冲。

2.如权利要求1所述的一种激光探测信号处理电路，其特征在于：所述激光接收组件由Si-PIN型光电探测器和低噪声前置放大器组成。

3.如权利要求1所述的一种激光探测信号处理电路，其特征在于：所述主放电路包括一AD8045AR型运算放大器；

所述AD8045AR型运算放大器的2端口通过第一电阻接地、2端口还依次通过第三电阻和第四电阻接地、3端口连接所述激光接收组件输出的微弱电信号端并通过第二电阻接地、4端口连接-5V电压并分别通过第三电容与第四电容接地、6端口连接于所述第三电阻与第四电阻之间并连接所述信号比较电路、7端口连接+5V电压并分别通过第一电容与第二电容接地。

4.如权利要求3所述的一种激光探测信号处理电路，其特征在于：所述信号比较电路包括一AD8611KR型高速比较器；

所述AD8611KR型高速比较器的2端口通过第五电容连接所述AD8045AR型运算放大器的6端口、2端口还通过第六电阻接地、3端口依次通过第七电阻和第五电阻连接AD8611KR型高速比较器的2端口、3端口还通过第八电阻接地、1端口连接+5V电压并连接在所述第五电阻与第七电阻之间、7端口连接所述脉冲调整电路。

5.如权利要求4所述的一种激光探测信号处理电路，其特征在于：所述脉宽调整电路包括一NE555P型单稳态触发器；

所述NE555P型单稳态触发器的2脚连接所述AD8611KR型高速比较器的7端口、5脚分别通过第六电容接地、6脚通过第七电容接地、4脚连接NE555P型单稳态触发器的8脚、7脚连接NE555P型单稳态触发器的6脚、8脚通过第九电阻分别连接NE555P型单稳态触发器的6脚与7脚。