CN209805772U - 一种用于模拟信号放大的降噪电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于模拟信号放大的降噪电路，包括：运算放大电路、负反馈电路及基线恢复电路；所述运算放大电路的输入端接传感器采集信号，所述负反馈电路串接在运算放大电路的反相输入和输出之间；所述负反馈电路的输出端接基线恢复电路；所述基线恢复电路的输出端接后级处理电路。本实用新型对门限的实现方式在原有电路上做了针对性的改进，通过负反馈电路，消除了进入反相放大器之前的正信号，极大的抑制了原始信号的反相冲击；通过基线恢复电路将由于容性阻抗导致的偏移基线调整到0V上，降低了量化误差。

Description

一种用于模拟信号放大的降噪电路

技术领域

本实用新型涉及核辐射、核电子放射性信号探测技术领域，特别是涉及将传感器检测到的放射性信号放大的电路。

背景技术

当前放射性探测系统由于需要对放射性信号量化所以基本都包含传感器，而大多传感器输出信号都较小，所以信号放大就是不可或缺的电路组成。在能量量化的过程中，传感器本身会存在量化误差，且量化误差只能降低无法避免。放大电路会将这种误差进一步放大，且可能由于运放组成容性器件的存在进一步的改变了原始信号更进一步增加了量化误差。就光电倍增管这一传感器来说，无论是正高压供电异或者负高压供电，输出都是负信号，运放一般会由初级的反相放大，外加次级的正相比例放大输出放大后的正信号进入比较器或直接进入ADC信号采集器。

现有技术中，原始信号由于容性阻抗的存在会出与原始信号方向相反的负信号。这部分信号会跟随原始信号一起被放大增强从而增加了信号的脉冲宽度，因此会降低电路对信号的快速识别能力，增加死时间长度。

另外信号会由于各级运放电路中的容性阻抗及长尾式脉冲的堆积会导致本该为0V的基线增加或降低，这样会直接影响到后级的信号识别，很大程度的增加了量化误差。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种用于模拟信号放大的降噪电路，用于解决现有技术的运放电路中由于容性阻抗的存在而产生干扰信号，导致信号脉冲宽度增加，降低电路对信号的快速识别能力，增加死时间长度；由于容性阻抗及长尾式脉冲的堆积导致基线上下浮动，影响到后级的信号识别，增加了量化误差的问题。

本实用新型提供一种用于模拟信号放大的降噪电路，包括：运算放大电路、负反馈电路及基线恢复电路；所述运算放大电路的输入端连接传感器，放大所述传感器采集的信号；所述负反馈电路串接在运算放大电路的反相输入和输出之间；所述负反馈电路的输出端接基线恢复电路；所述基线恢复电路的输出端接后级处理电路。

于本实用新型的一实施例中，所述运算放大电路为双电源供电。

于本实用新型的一实施例中，所述运算放大电路为反相比例放大电路。

于本实用新型的一实施例中，所述运算放大电路包括电容C1、电容C2、电阻R1、电阻R2及运算放大器IC1；运算放大器IC1的正电源接VCC，通过电容C1接地，负电源接VEE，通过电容C2接地；运算放大器IC1的同相输入端接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接地；电阻R2的一端接输入信号，另一端与运算放大器IC1的反相输入端及负反馈电路的输入端连接。

于本实用新型的一实施例中，所述负反馈电路包括电阻R3、二极管D1及二极管D2；电阻R3的一端接运算放大器IC1的反相输入端，另一端接二极管D1的负极；二极管D1与二极管D2反向并联；二极管D1的正极与运算放大器IC1的输出端连接，负极与基线恢复电路的输入端连接。

于本实用新型的一实施例中，所述基线恢复电路包括电容C3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、二极管D3及二极管D4；电容C3的一端接负反馈电路的输出端，另一端与二极管D4的负极、电阻R5及电阻R6的一端连接；电阻R5的另一端接负电源VEE；电阻R6的另一端接后级处理电路；二极管D3与二极管D4串联，二极管D3的负极接地，二极管D3与二极管D4的中间节点与电阻R4的一端连接；电阻R4的另一端接正电源VCC。

如上所述，本实用新型的一种用于模拟信号放大的降噪电路，具有以下有益效果：本实用新型对门限的实现方式在原有电路上做了针对性的改进，在反相放大电路的负反馈电路中加入两个二极管，从其中一个二极管的负级取信号，这样可以完全消除进入反相放大器之前的正信号，极大的抑制了原始信号的反相冲击；在放大电路的末端加入由充放电电容和两个二极管组成的基线恢复电路，将由于容性阻抗导致的偏移基线调整到0V上，降低了量化误差。

附图说明

图1显示为本实用新型的结构框图。

图2显示为本实用新型的原理图。

元件标号说明

1、运算放大电路；2、负反馈电路；3、基线恢复电路。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图1，本实用新型提供一种用于模拟信号放大的降噪电路，包括：运算放大电路1、负反馈电路2及基线恢复电路3；所述运算放大电路1的输入端连接传感器，放大所述传感器采集的信号，所述负反馈电路2串接在运算放大电路1的反相输入和输出之间；所述负反馈电路2的输出端接基线恢复电路3；所述基线恢复电路3的输出端接后级处理电路。

请参阅图2，运算放大电路1为双电源供电。运算放大电路1包括电容C1、电容C2、电阻R1、电阻R2及运算放大器IC1；运算放大器IC1的正电源接VCC，通过电容C1接地，负电源接VEE，通过电容C2接地；运算放大器IC1的同相输入端接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接地；电阻R2的一端接输入信号，另一端与运算放大器IC1的反相输入端及负反馈电路的输入端连接。

本实用新型首先将普通反相比例放大电路进行调整，以实现抑制输入级正信号的目的。进而消除了现有方案会增加死时间长度的弊端。

请参阅图2，负反馈电路2包括电阻R3、二极管D1及二极管D2；电阻R3的一端接运算放大器IC1的反相输入端，另一端接二极管D1的负极；二极管D1与二极管D2反向并联；二极管D1的正极与运算放大器IC1的输出端连接，负极与基线恢复电路的输入端连接。

在反相比例放大电路中一般D1为短路，D2为开路，R3的一端直接与运算放大器的输出相连，进而连接到后级处理电路，实现输出为R3/R2倍的比例放大功能，本设计中加入的D1，D2使得当输入信号为正信号时D1为开路、D2为通路状态，所以此时运算放大器可视为一个跟随器；当输入信号为负信号时，D1导通，D2截止，运算放大器可视为一个普通反相放大器，输出为输入的R3/R2倍，这样就实现了对正信号的抑制。

请参阅图2，基线恢复电路3包括电容C3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、二极管D3及二极管D4；电容C3的一端接负反馈电路的输出端，另一端与二极管D4的负极、电阻R5及电阻R6的一端连接；电阻R5的另一端接负电源VEE；电阻R6的另一端接后级处理电路；二极管D3与二极管D4串联，二极管D3的负极接地，二极管D3与二极管D4的中间节点与电阻R4的一端连接；电阻R4的另一端接正电源VCC。

放大后的信号不直接进入后级处理电路，而是进入基线恢复电路3，该部分电路在于消除放大电路带来的基线漂移问题，经过基线恢复的信号消除了由于容性阻抗带来了直流附加信号，很好的降低了量化误差。

基线恢复电路3的二极管D3及二极管D4尽量选择伏安特性曲线一致的，调节电阻R4和电阻R5，使的在无信号输入时输出为0V，此时二极管D1和二极管D2均为导通状态，假如一段时间后基线低于0V，D1导通，D2截止，IR5＝2*IR4，电容C3开始放电，当放电到输出电压为0V时放电停止；相反如若基线高于0V，则D1截止，D2导通，电容C3开始充电，直到输出电压为0V充电结束。因此可通过二极管D1和二极管D2的导通控制对电容C3的充放电从而恢复基线电平，降低了量化误差。

综上所述，本实用新型对门限的实现方式在原有电路上做了针对性的改进，在放大电路的末端加入由充放电电容和两个二极管组成的基线恢复电路，将由于容性阻抗导致的偏移基线调整到0V上；然后在反相放大电路的负反馈电路中加入两个二极管，从其中一个二极管的负级取信号，这样可以完全消除进入反相放大器之前的正信号，极大的抑制了原始信号的反相冲击。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种用于模拟信号放大的降噪电路，其特征在于，包括：运算放大电路、负反馈电路及基线恢复电路；所述运算放大电路的输入端连接传感器，放大所述传感器采集的信号；所述负反馈电路串接在运算放大电路的反相输入和输出之间；所述负反馈电路的输出端接基线恢复电路；所述基线恢复电路的输出端接后级处理电路。

2.根据权利要求1所述的用于模拟信号放大的降噪电路，其特征在于：所述运算放大电路为双电源供电。

3.根据权利要求1所述的用于模拟信号放大的降噪电路，其特征在于：所述运算放大电路为反相比例放大电路。

4.根据权利要求1所述的用于模拟信号放大的降噪电路，其特征在于：所述运算放大电路包括电容C1、电容C2、电阻R1、电阻R2及运算放大器IC1；运算放大器IC1的正电源接VCC，通过电容C1接地，负电源接VEE，通过电容C2接地；运算放大器IC1的同相输入端接电阻R1的一端，电阻R1的另一端接地；电阻R2的一端接输入信号，另一端与运算放大器IC1的反相输入端及负反馈电路的输入端连接。

5.根据权利要求1所述的用于模拟信号放大的降噪电路，其特征在于：所述负反馈电路包括电阻R3、二极管D1及二极管D2；电阻R3的一端接运算放大器IC1的反相输入端，另一端接二极管D1的负极；二极管D1与二极管D2反向并联；二极管D1的正极与运算放大器IC1的输出端连接，负极与基线恢复电路的输入端连接。

6.根据权利要求1所述的用于模拟信号放大的降噪电路，其特征在于：所述基线恢复电路包括电容C3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、二极管D3及二极管D4；电容C3的一端接负反馈电路的输出端，另一端与二极管D4的负极、电阻R5及电阻R6的一端连接；电阻R5的另一端接负电源VEE；电阻R6的另一端接后级处理电路；二极管D3与二极管D4串联，二极管D3的负极接地，二极管D3与二极管D4的中间节点与电阻R4的一端连接；电阻R4的另一端接正电源VCC。