激光条码扫描信号放大处理电路及激光条码扫描设备的制作方法

本实用新型涉及激光条码扫描技术领域，尤其涉及一种激光条码扫描信号放大处理电路及激光条码扫描设备。

背景技术：

激光条码扫描设备因其独有的高扫描速度、宽扫描范围、高读码准确率等突出优点而得到广泛使用。大多数情况下，激光条码扫描设备都是长时间连续使用，为了使用者的安全，要求激光源射出能量较小，最后接收到的能量也极弱。由于接收到的能量较弱，为了提高读码的准确率，通常设置激光反馈信号识别率低的传感器进行光电转换，从而导致接收的信号较慢。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的是提供一种新型激光条码扫描信号放大处理电路及应用该电路的激光条码扫描设备，旨在提高激光条码扫描信号识别频率，快速接收信号。

为实现上述目的，本实用新型提出的激光条码扫描信号放大处理电路，包括光电转换电路和多级信号放大整形电路，其中所述光电转换电路包括用于接收光源信号的硅光电池光电接收器，所述硅光电池光电接收器的输出端与所述多级信号放大整形电路连接的输入端连接，以供所述多级信号放大整形电路将所述硅光电池光电接收器输出的光信号转为模拟电信号，并将所述模拟电信号进行放大和整形得到数字脉冲信号。

优选地，所述多级信号放大整形电路包括初级信号放大电路、第二级信号放大整形电路和第三级信号放大整形电路，其中所述初级信号放大电路的输入端与所述硅光电池光电接收器的输出端连接，输出端与所述第二级信号放大整形电路的输入端连接；所述第二级信号放大整形电路的输出端与所述第三级信号放大整形电路的输入端连接；所述硅光电池光电接收器输出的光信号经过所述初级信号放大电路把光信号转成模拟电信号进行一次信号放大 后把光信号转成模拟电信号，输出至所述第二级信号放大整形电路进行二次信号放大并整形，所述第三级信号放大整形电路对二次信号放大整形的信号进行三次信号放大并整形以得到数字脉冲信号。

优选地，所述初级信号放大电路包括由多个双晶体管电路连接形成的电流放大电路。

优选地，所述第二级信号放大整形电路包括由多个双晶体管电路、多个三极管电路连接和整形滤波电容连接形成的信号放大电路。

优选地，所述第三级信号放大整形电路包括由多个双晶体管电路和多个三极管电路连接形成的信号放大电路以及由运算放大器构成的整形电路。

优选地，所述激光条码扫描信号放大处理电路还包括用于控制所述光电转换电路和所述多级信号放大整形电路与外部电路建立连接的连接器，所述连接器包括与外接电源接地端连接的模拟接地端；所述多级信号放大整形电路包括数字接地端，所述模拟接地端与所述数字接地端之间连接有0欧姆的隔离电阻。

优选地，所述激光条码扫描信号放大处理电路还包括用于扫描设备休眠时唤醒反馈信号的红外检测电路，所述红外检测电路的接地端通过0欧姆电阻与模拟接地端连接。

优选地，所述激光条码扫描信号放大处理电路还包括用于检测电机转速的电机测速电路，所述电机测速电路的接地端与红外检测电路的接地端连接。

本实用新型还提供一种激光条码扫描设备，所述激光条码扫描设备包括激光条码扫描信号放大处理电路，所述激光条码扫描信号放大处理电路包括光电转换电路和多级信号放大整形电路，其中所述光电转换电路包括用于接收光源信号的硅光电池光电接收器，所述硅光电池光电接收器的输出端与所述多级信号放大整形电路连接的输入端连接，以供所述多级信号放大整形电路将所述硅光电池光电接收器输出的光信号转成模拟电信号，并将所述模拟电信号放大和整形得到数字脉冲信号。

本实用新型技术方案中，通过光电转换电路中的硅光电池将接收到的条码扫描光信号转换成电模拟信号后输出至多级信号放大整形电路中，通过放大和整形转换为可识别的数字脉冲信号，从而提高信号识别频率，快速接收信号。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型激光条码扫描信号放大处理电路的电路框图；

图2为本实用新型激光条码扫描信号放大处理电路中硅光电池光电接收器的电路原理图；

图3为本实用新型激光条码扫描信号放大处理电路中连接器的电路原理图；

图4为本实用新型激光条码扫描信号放大处理电路中光电转换电路及初级放大电路的电路原理图；

图5为本实用新型激光条码扫描信号放大处理电路中第二级放大整形电路的电路原理图；

图6为本实用新型激光条码扫描信号放大处理电路中第三级放大整形电路的电路原理图。

附图标号说明：

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾 或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

参考图1，本实用新型提出一种激光条码扫描信号放大处理电路，包括光电转换电路10和多级信号放大整形电路20，其中所述光电转换电路10包括用于接收光源信号的硅光电池光电接收器D10，所述硅光电池光电接收器D10的输出端与所述多级信号放大整形电路20连接的输入端连接，以供所述多级信号放大整形电路20将所述硅光电池光电接收器D10输出的光信号转成模拟电信号，并将所述模拟电信号进行放大和整形得到数字脉冲信号。

上述硅光电池光电接收器D10可以根据实际需要进行设置，例如，在本实施例中，可以参照图2，上述硅光电池光电接收器D10包括硅光电池D11及双晶体管电路，所述硅光电池D11接收到光信号产生光生电流，所述光生电流通过双晶体管电路U26、U27及U28进行电流放大后通过P3输出至多级放大电路20进一步放大和整形，并将模拟电信号转换得到数字脉冲信号。

本实施例中，上述硅光电池D11是直接把光能转换成电能的半导体器件，所述硅光电池D11包括大面积的PN结，其中硅光电池D11的PN结在受到光照时，硅光电池D11中激发出光生电子一空穴对，在内电场的作用下，光生电子在N区的集结使N区带负电，光生电子在P区的集结使P区带正电，P区和N区之间产生光生电动势，硅光电池D11回路产生光生电流。另一方面通过多级放大电路20对硅光电池D11产生的光信号进行转成模拟电信号，并放大和整形得到完整的数字脉冲信号，增大了信号电流及频率的放大倍数，此种方案提高了识别频率，同时因信号完整度高，方便了数字脉冲信号传输至解码电路解码，提高了识别度。

本实用新型技术方案中，通过光电转换电路中的硅光电池光电接收器D10将光信号转换成电信号后输出至多级信号放大整形电路中，通过放大整形转换为可识别的数字脉冲信号，从而提高信号识别频率，快速接收信号。

请一并参照图3至图6，所述多级信号放大整形电路20包括初级信号放大电路21、第二级信号放大整形电路22和第三级信号放大整形电路23，其中所述初级信号放大电路21的输入端与所述硅光电池光电接收器D10的输出端连接，输出端与所述第二级信号放大整形电路22的输入端连接；所述第二级信号放大整形电路22的输出端与所述第三级信号放大整形电路23的输入 端连接；所述硅光电池光电接收器D10输出的光信号经过所述初级信号放大电路21进行一次信号放大后把光信号转成模拟电信号，输出至所述第二级信号放大整形电路22进行二次信号放大并整形，所述第三级信号放大整形电路23对二次信号放大整形的信号进行三次信号放大并整形以得到数字脉冲信号。通过三级放大电路依次连接，将电流放大、信号放大、信号整形，形成了递进式信号放大步骤，各级电路作用效果分明。

优选地，所述初级信号放大电路21包括由多个双晶体管电路连接形成的电流放大电路(未标记)。所述电流放大电路包括8个双晶体管电路，其中第一双晶体管电路U1的第三端与第四端连接后作为所述电流放大电路的输入端与所述硅光电池光电接收器D10的输出端连接，通过硅光电池光电接收器D10产生的光生电流经过第一双晶体管电路U1、第二双晶体管电路U2及第三双晶体管电路U3放大后由所述第三双晶体管电路U3第一端经过滤波电容C6连接至第五双晶体管电路U5的第五端,所述第五双晶体管电路U5的第一端、所述第七双晶体管电路U7的第四端连接后与滑动变阻器RV1的第一端连接，所述第五双晶体管电路U5的第二端与所述滑动变阻器RV1的第二端连接。第六双晶体管电路U6的第一端、第二端和第八双晶体管电路U8的第六端分别通过电阻接固定电源V+，当滑动变阻器RV1的阻值变小时，电流增大，所述初级放大电路20电流增益变大。所述第六双晶体管电路U6的第六端和所述第四双晶体管电路U4的第四端作为初级放大电路21的输出端与所述第二级电路22的输入端连接。

优选地，所述第二级信号放大整形电路22包括由多个双晶体管电路、多个三极管电路连接和整形滤波电容连接形成的信号放大电路。所述整形滤波电容具有隔直流、通交流的作用，能将整流后的电压中多次谐波滤除，输出干净的直流电压。

优选地，所述第三级信号放大整形电路23包括由多个双晶体管电路和多个三极管电路连接形成的信号放大电路以及由运算放大器A构成的整形电路。运算放大器是具有很高放大倍数的电路单元，利用其对信号放大能很好地解决普通三极管电路信号放大倍数不够且电路复杂的问题，减少了三极管电路或双晶体管的使用，使用方便，同时通过运算放大器与三极管放大电路相结合，增加了电路的灵活度。在本实施例中，上述运算放大器A采用的元 器件可以根据实际需要进行设置，优选地，所述运算放大器A采用SGM8632低噪声运算放大器。

本实施例中，由于上述初级信号放大电路21、第二级信号放大整形电路22和第三级信号放大整形电路23采用分立元件进行布局设置。目前放大电路特别是前置放大电路常采用集成运放进行信号放大，但集成运放的体电阻比分立元件大得多，电路结构相似的集成运放的噪声比分立元件大2-5倍，因此采用分立元件进行布局设置可以使得电路具有更低的噪声电压。

进一步地，请一并结合参照图2，优选地，所述激光条码扫描信号放大处理电路还包括用于控制所述光电转换电路10和所述多级信号放大整形电路20与外部电路(图未示)建立连接的连接器50，所述连接器50包括与外接电源接地端连接的模拟接地端；所述多级信号放大整形电路20包括数字接地端，所述模拟接地端与所述数字接地端之间连接有0欧姆的隔离电阻。所述连接器50用于光电转换电路10与多级信号放大整形电路20与外部电路建立连接，外部电路包括除光电转换电路10和多级放大电路20以外的用于激光条码扫描的其他电路，可以是处理器电路，可以是解码电路。所述连接器接收到处理器电路的控制信号，相应的控制电路启动。本实施例中所述多级放大电路将所述光电转换电路10生成的模拟信号整形放大后输出数字脉冲信号，所述连接器通过处理器电路的控制命令将多级信号放大整形电路20输出的数字脉冲信号传输给解码电路进行解码；所述连接器50的第一引脚端与第二引脚端连接后分别通过0欧姆电阻与所述模拟接地端及所述数字接地端连接，0欧姆隔离电阻相当于很窄的电流通路，有效限制了多级放大电路20与其他电路间的环路电流，抑制了电流噪声，解决了数字接地端和模拟接地端单点接地的问题，不会构成地线回路，避免造成电位的偏移。

具体地，所述激光条码扫描信号放大处理电路还包括用于检测是否存在扫描物体的红外检测电路30，所述红外检测电路30的接地端通过0欧姆电阻与所述模拟接地端连接。所述红外检测电路30包括红外接收电路31与红外发射电路32，所述红外发射电路32发出红外线，所述红外接收电路31接收红外信号，用于扫描设备休眠时唤醒反馈信号。

具体地，所述激光条码扫描信号放大处理电路还包括用于检测电机转速的电机测速电路40，所述电机测速电路的接地端与所述红外检测电路的接地 端连接。所述电机测速电路40包括霍尔元件(图未示)，通过霍尔元件感应电机四面镜组上的磁铁(图未示)反馈电机转速，控制电机转速。所述连接器50的第三引脚端接固定电源V+，第四引脚端接霍尔元件控制信号CNP1，第五引脚端接红外接收控制信号CNP2，第六引脚端接红外发射控制信号CNP3；当所述连接器50接收到电机转速控制信号CNP1，所述霍尔元件启动；当连接器50接收到红外接收控制信号CNP2，所述红外接收电路31中的红外接收头(图未示)启动；当所述连接器50接收到红外发射控制信号CNP3，所述红外发射电路32中的红外发光二极管(图未示)发出红外线。

本实施例中，上述CNP1、CNP2、CNP3均来自处理器电路的输入/输出接口，其他实施例可根据实际需要接其他外部电路或其他接口进行设置。

优选地，所述固定电源V+的电压为5V。

本实用新型中部分电路端口与其他电路端口短接，例如：所述初级放大电路21的第四双晶体管电路U4的第四端通过20-3短接，最终与第三级放大电路23的第二十双晶体管电路U20的第三端连接，形成20-3网络，实现信号传输，在此不一一赘述。

本实用新型还提出一种激光条码扫描设备，所述激光条码扫描设备包括激光条码扫描信号放大处理电路，该激光条码扫描信号放大处理电路包括光电转换电路10和多级信号放大整形电路20，其中所述光电转换电路10包括用于接收光源信号的硅光电池光电接收器D10，所述硅光电池光电接收器D10的输出端与所述多级信号放大整形电路20连接的输入端连接，以供所述多级信号放大整形电路20将所述硅光电池光电接收器D10输出的光信号转为模拟电信号，并所述模拟电信号放大和整形得到数字脉冲信号。硅光电池光电接收器D10是直接把光能转换成电能的半导体器件，在把光信号转换成电信号过程中产生的电流信号极为微小，波形频率也不规范，通过多级放大电路对其电流信号进行放大和整形得到完整的数字脉冲信号，此种方案提高了识别频率，同时因信号完整度高，方便了数字脉冲信号传输至解码电路解码，提高了识别度。

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，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附 图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。