一种psd光电信号采集电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及检测技术领域，尤其是一种PSD光电信号采集电路。
【背景技术】
[0002]光电位置敏感器件(PSD)是一种可直接对其光敏面上光斑位置进行检测的器件，具有光谱响应、时间响应和位置敏感等特性，随着非接触检测技术的发展，近年来PSD在自动化控制、激光定位、仪器仪表等方面的应用愈加广泛。为提高原子力显微镜(AFM)的扫描速度和成像分辨率，国内外众多机构进行了大量的研宄。由于PSD检测模块是AFM性能主要影响因素之一，因此基于PSD的光电信号采集电路就成为AFM设计中的一个重要部分。
[0003]现有的PSD光电信号采集模块一般采用单端输出模式，输出结果受运算放大器的放大精度与地面噪声干扰影响大。
【实用新型内容】
[0004]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基于高速差分放大器差分输出方式的PSD光电信号采集电路，该电路具有电路结构简单、输出结果受运算放大器的放大精度与地面噪声干扰小等优点。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0006]一种PSD光电信号采集电路，其特征在于:它包括第一运算放大器、第二运算放大器、第三差分放大器以及模拟数字转换器；
[0007]所述第一运算放大器的反相输入端通过PSD接地、同相输入端接地、输出端连接所述第二运算放大器的同相输入端、反相输入端与输出端之间连接有第一电阻；
[0008]所述第二运算放大器的反相输入端连接有第一参考电压、输出端连接所述第三差分放大器的VIN-端、反相输入端与输出端之间连接有第二电阻；
[0009]所述第三差分放大器的VIN+端连接有第二参考电压、VOUT+端通过第三电阻连接所述模拟数字转换器的VIN+端、VOUT-端通过第四电阻连接所述模拟数字转换器的VIN-端。
[0010]由于采用了上述方案，本实用新型利用PSD将光电信号转换为微安级的电流信号，由第一运算放大器与第二运算放大器组成的流压转换电路将电流信号转换为电压信号，并通过第三差分放大器的差分输出光电信号传送给模拟数字转换器，该电路与PSD光电信号单端输出方式相比较，具有电路结构简单、输出结果受运算放大器的放大精度与地面噪声干扰小等优点，在频率、噪声、线性度等方面都优于单端电路，对提高AFM对基底的扫描速度和成像的分辨率具有重要意义。
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型实施例的电路原理图。
【具体实施方式】
[0012]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。
[0013]如图1所不，本实施例的一种PSD光电信号米集电路，它包括第一运算放大器Q1、第二运算放大器Q2、第三差分放大器Q3以及模拟数字转换器ADC ；
[0014]第一运算放大器Ql的反相输入端通过PSD接地、同相输入端接地、输出端连接第二运算放大器Q2的同相输入端、反相输入端与输出端之间连接有第一电阻Rl ;
[0015]第二运算放大器Q2的反相输入端连接有第一参考电压Vrefl、输出端连接第三差分放大器Q3的VIN-端、反相输入端与输出端之间连接第二电阻R2 ；
[0016]第三差分放大器Q3的VIN+端连接有第二参考电压Vref2、VOUT+端通过第三电阻R3连接模拟数字转换器ADC的VIN+端、VOUT-端通过第四电阻R4连接模拟数字转换器ADC的VIN-端。
[0017]本实施例的PSD将光电信号转换为微安级的电流信号，为便于实现对电流信号的放大，由第一运算放大器Ql与第二运算放大器Q2组成的流压转换电路将电流信号转换为电压信号，为不影响设备的整体性能，第一运算放大器Ql与第二运算放大器Q2均选用速度快、精度高，信噪比高的运算放大器，第三差分放大器Q3选用高速差分放大器。
[0018]与单端PSD信号采集电路相比较，本实施例对前段流压转换部分增加了第一参考电压Vrefl，将流压转换后的电压进行了升压，同时将高速差分放大器的电压参考端接入第二参考电压Vref 2，其模拟数字转换器ADC转换后的数字量范围是0-FFFF，差分后电压输出范围在1-4V之间，实现了模拟数字转换器ADC的满量程输出，提高了模拟数字转换器ADC的使用率、测量结果的分辨率。
[0019]本实施例具有电路结构简单、输出结果受运算放大器的放大精度与地面噪声干扰小等优点，在频率、噪声、线性度等方面都优于单端电路，对提高AFM对基底的扫描速度和成像的分辨率具有重要意义。
[0020]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。
【主权项】
1.一种PSD光电信号采集电路，其特征在于:它包括第一运算放大器、第二运算放大器、第三差分放大器以及模拟数字转换器； 所述第一运算放大器的反相输入端通过PSD接地、同相输入端接地、输出端连接所述第二运算放大器的同相输入端、反相输入端与输出端之间连接有第一电阻； 所述第二运算放大器的反相输入端连接有第一参考电压、输出端连接所述第三差分放大器的VIN-端、反相输入端与输出端之间连接有第二电阻； 所述第三差分放大器的VIN+端连接有第二参考电压、VOUT+端通过第三电阻连接所述模拟数字转换器的VIN+端、VOUT-端通过第四电阻连接所述模拟数字转换器的VIN-端。
【专利摘要】本实用新型涉及检测技术领域，尤其是一种PSD光电信号采集电路。它包括第一运算放大器、第二运算放大器、第三差分放大器以及模拟数字转换器；第一运算放大器的反相输入端通过PSD接地、同相输入端接地、输出端连接第二运算放大器的同相输入端、反相输入端与输出端之间连接有第一电阻；第二运算放大器的反相输入端连接有第一参考电压、输出端连接第三差分放大器的VIN-端、反相输入端与输出端之间连接有第二电阻；第三差分放大器的VIN+端连接有第二参考电压、VOUT+端通过第三电阻连接模拟数字转换器的VIN+端、VOUT-端通过第四电阻连接模拟数字转换器的VIN-端。本实用新型具有电路结构简单、输出结果受运算放大器的放大精度与地面噪声干扰小等优点。
【IPC分类】H03M1-12, G01B11-00, H03F3-45
【公开号】CN204612662
【申请号】CN201520188292
【发明人】樊利平, 陈泽尘
【申请人】安庆富士电梯有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年3月31日