CN207218645U - 一种微弱信号采集电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微弱信号采集电路，包括电阻R5、二极管D2、放大器A和放大器B，所述电阻R5的一端连接5V直流电，电阻R5的另一端连接二极管D2的阳极、二极管D3的阳极、电容C12和放大器A的正向输入端，二极管D2的阴极连接电容C4、电阻R6和放大器A的反相输入端，电容C4的另一端连接电阻R6的另一端、电容C11、放大器A的输出端和放大器B的正向输入端，本实用新型微弱信号采集电路运行更稳定，抗干扰能力强。对应工艺和生产都大大提高了效率，对结构的精密度依赖性可以降低，也降低了成本。

Description

一种微弱信号采集电路

技术领域

本实用新型涉及一种信号采集电路，具体是一种微弱信号采集电路。

背景技术

对于光电转换弱信号的采集，通常的做法是通过光电转换器件把光强转换成电流信号。由于终端处理的大多数都是电压信号，一般的做法都是把电流信号转换成电压信号，再通过一倍或多倍的放大电路得到想要的一个模拟电压信号，电压信号和光强成比例系数关系。

现有技术是在光电二级管下端串联一个高精度的电阻，用运放的同向和反向输入端来采集电阻两端的压差从而实现了由电流转换成电压信号。①这种做法一个是电路的抗干扰能力差，要求对采样电阻的精度极高增加了成本。对生产加工提出了严格的苛刻的要求，极大的影响生产效率且成品率较低。

在后级放大电路中实现的是多级放大，多级放大后的输出模拟信号。常规做法是使用反向放大器进行多级放大，级与级之间通过电容的耦合方式进行信号传递，最终实现弱信号的放大。②这种做法导致的问题是如果输入端有一个非正常的干扰信号直接会造成输出饱和。对结构上的要求较高，设计不好或有误差会导致输出饱和。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种微弱信号采集电路，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种微弱信号采集电路，包括电阻R5、二极管D2、放大器A和放大器B，所述电阻R5的一端连接5V直流电，电阻R5的另一端连接二极管D2的阳极、二极管D3的阳极、电容C12和放大器A的正向输入端，二极管D2的阴极连接电容C4、电阻R6和放大器A的反相输入端，电容C4的另一端连接电阻R6的另一端、电容C11、放大器A的输出端和放大器B的正向输入端，放大器B的反相输入端连接电容C1、电阻R4和电阻R10，电阻R10的另一端通过电容C9接地，电容C1的另一端连接电容C10、电阻R4的另一端和放大器B的输出端，电容C10的另一端连接电阻R11、电阻R13和放大器C的正向输入端，放大器C的反相输入端连接电阻R16、电阻R21和电容C14，电阻R21的另一端连接电阻R19、电阻R28和电容C23，电阻R19的另一端连接5V直流电，电容C23的另一端连接电阻R28的另一端并接地，放大器C的输出端连接电容C14的另一端、电容C15和电阻R16的另一端，电容C15的另一端连接电阻R26，电阻R26的另一端连接电阻R29和放大器D的正向输入端，放大器D的反相输入端连接电阻R20、电阻R15和电容C13，电阻R20的另一端连接电阻R17、电阻R31和电容C24，电阻R17的另一端连接5V直流电，电容C24的另一端连接电阻R31的另一端并接地，放大器D的输出端连接电容C13的另一端、电阻R23和电阻R15的另一端。

作为本实用新型的优选方案：所述二极管D2为光敏二极管。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型微弱信号采集电路运行更稳定，抗干扰能力强。对应工艺和生产都大大提高了效率，对结构的精密度依赖性可以降低，也降低了成本。

附图说明

图1是微弱信号采集电路的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型实施例中，一种微弱信号采集电路，包括电阻R5、二极管D2、放大器A和放大器B，所述电阻R5的一端连接5V直流电，电阻R5的另一端连接二极管D2的阳极、二极管D3的阳极、电容C12和放大器A的正向输入端，二极管D2的阴极连接电容C4、电阻R6和放大器A的反相输入端，电容C4的另一端连接电阻R6的另一端、电容C11、放大器A的输出端和放大器B的正向输入端，放大器B的反相输入端连接电容C1、电阻R4和电阻R10，电阻R10的另一端通过电容C9接地，电容C1的另一端连接电容C10、电阻R4的另一端和放大器B的输出端，电容C10的另一端连接电阻R11、电阻R13和放大器C的正向输入端，放大器C的反相输入端连接电阻R16、电阻R21和电容C14，电阻R21的另一端连接电阻R19、电阻R28和电容C23，电阻R19的另一端连接5V直流电，电容C23的另一端连接电阻R28的另一端并接地，放大器C的输出端连接电容C14的另一端、电容C15和电阻R16的另一端，电容C15的另一端连接电阻R26，电阻R26的另一端连接电阻R29和放大器D的正向输入端，放大器D的反相输入端连接电阻R20、电阻R15和电容C13，电阻R20的另一端连接电阻R17、电阻R31和电容C24，电阻R17的另一端连接5V直流电，电容C24的另一端连接电阻R31的另一端并接地，放大器D的输出端连接电容C13的另一端、电阻R23和电阻R15的另一端。

二极管D2为光敏二极管。

本实用新型的工作原理是：对于电流转电压的运放电路我们所设计的是一个跨导运算放大电路(OTA)，其特点是差分输入，能很好的解决信号干扰的问题，同时输入阻抗大；并在同向输入端加了直流分量，这个直流分量的优点在于光信号的波动都是叠加在这个直流分量上的，否则在0V以下的信号会检测不到。直流分量的电压参考点应是一个恒定的值，这个点如果变动会直接影响到测量精度。这里利用的是二级管的导通时固定的导通压降来设计的，不会受到电源的波动而影响到此参考点的电压，提高了测量的精度，很好的解决了①的问题。

在后端的电路放大部分采用了负反馈放大电路的拓扑结构，在反馈电阻上并联了电容这样就构成了RC滤波电路，其截止频率f＝1/2πRC来进行计算！这样可以针对干扰信号的频率来设计电容C的值！可以很好的解决干扰②问题。后端电路的放大采用的是减法放大电路，可以把因结构或装配产生的直流分量剪掉，只放大变化的量。这样可以很好的还原真实信号的变化量，解决了②的问题。

具体电路如图1所示，D3导通后在图中1处产生0.6V的恒定电压，R5起到了一个限流作用，C12起滤波作用。D3、R5提供了一个稳定可靠的基准电压，这个电压不会随着电源电压的波动而变化。D2接收光信号，不同光信号在D2上产生的电流也不同，光信号和电流信号成正比关系。C4、R6、D2和A运放构成了一个跨导放大器，提高了精度和稳定性的同时也实现了电流转电压，在图中2处产生一个电压。

B是一个反向放大器，R4、R10实现放大作用，放大倍数为R4/R10,C9、C11实现滤波作用，R12和C11构成一个RC滤波器。C10起到隔直作用，R11、R13、R21、C14、R16和C部分运放构成减法放大器。R19、R28、C23给减法放大器提供做差值运算的直流分量。同理，C15起到隔直作用，R20、R26、R29、C13、R15和D部分运放构成减法放大器，R17、R31、C24给减法放大器提供做差值运算的直流分量。R23起到限流作用，为后面的处理器提供保护。

Claims (2)

1.一种微弱信号采集电路，包括电阻R5、二极管D2、放大器A和放大器B，其特征在于，所述电阻R5的一端连接5V直流电，电阻R5的另一端连接二极管D2的阳极、二极管D3的阳极、电容C12和放大器A的正向输入端，二极管D2的阴极连接电容C4、电阻R6和放大器A的反相输入端，电容C4的另一端连接电阻R6的另一端、电容C11、放大器A的输出端和放大器B的正向输入端，放大器B的反相输入端连接电容C1、电阻R4和电阻R10，电阻R10的另一端通过电容C9接地，电容C1的另一端连接电容C10、电阻R4的另一端和放大器B的输出端，电容C10的另一端连接电阻R11、电阻R13和放大器C的正向输入端，放大器C的反相输入端连接电阻R16、电阻R21和电容C14，电阻R21的另一端连接电阻R19、电阻R28和电容C23，电阻R19的另一端连接5V直流电，电容C23的另一端连接电阻R28的另一端并接地，放大器C的输出端连接电容C14的另一端、电容C15和电阻R16的另一端，电容C15的另一端连接电阻R26，电阻R26的另一端连接电阻R29和放大器D的正向输入端，放大器D的反相输入端连接电阻R20、电阻R15和电容C13，电阻R20的另一端连接电阻R17、电阻R31和电容C24，电阻R17的另一端连接5V直流电，电容C24的另一端连接电阻R31的另一端并接地，放大器D的输出端连接电容C13的另一端、电阻R23和电阻R15的另一端。

2.根据权利要求1所述的微弱信号采集电路，其特征在于，所述二极管D2为光敏二极管。