一种压控增益放大电路的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种压控增益放大电路，包括通过第一光耦光电连接的放大单元和控制单元，其中，放大单元，用于放大信号输入端的信号，得到信号输出端的信号；控制单元，用于根据控制输入端的电压值控制放大单元的放大增益。通过本发明提供的技术方案，实现了放大单元和控制单元的电气隔离，从而提高了压控放大电路的信号输出端的信号质量。
【专利说明】一种压控增益放大电路
【技术领域】
[0001] 本发明涉及放大电路技术，尤指一种基于光敏电阻的压控增益放大电路。
【背景技术】
[0002] 放大增益可控的压控放大电路，由于其放大增益可以控制，广泛地应用在多种领 域中的多种设备中，例如，应用在石油测井领域中在地面上接收井下仪器上传信号的接收 机中。放大增益可控的放大电路中的一个主要类别是压控放大电路。压控放大电路主要由 控制单元和放大单元组成，其中，控制单元用于根据控制输入端的电压值的变化改变放大 单元的放大增益，放大单元用于对信号输入端的信号进行放大，得到信号输出端的信号。
[0003] 目前,压控放大电路，其控制单元和放大单元之间是电气连接，使得放大单元的 电信号容易受到控制单元的电信号的串扰，这样，降低了压控放大电路的信号输出端的信 号质量，从而很难满足对压控放大电路的信号输出端的信号质量要求较高的应用领域的需 求。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种压控增益放大电路，能够避免压控放 大电路的放大单元和控制单元之间的电气连接，提高压控放大电路的信号输出端的信号质 量。
[0005] 为了达到本发明目的，本发明公开了一种压控增益放大电路，包括通过第一光耦 光电连接的放大单元和控制单元，其中，
[0006] 放大单元，用于放大信号输入端的信号，得到信号输出端的信号；
[0007] 控制单元，用于根据控制输入端的电压值控制放大单元的放大增益。
[0008] 所述放大单兀包括第一运放、第一光敏电阻、第一电阻、第二电阻和用于防止第一 运放自激的第一电容，其中，
[0009] 第一运放的负输入端通过第一电阻连接到信号输入端，第一运放的正输入端通过 第二电阻接地，第一运放的输出端作为信号输出端；
[0010] 第一光敏电阻和第一电容分别连接在第一运放的负输入端和输出端之间。
[0011] 所述控制单元包括第二运放、第三运放、第一发光二极管、第二光敏电阻、第二发 光二极管、第三电阻、第四电阻、第五电阻和用作滤波电容的第二电容，其中，
[0012] 第二运放的负输入端通过第三电阻连接到参考输入端，第二运放的正输入端通过 第四电阻接地，第二运放的输出端连接到第三运放的负输入端；
[0013] 第三运放的正输入端作为控制输入端，第三运放的输出端通过第二电容连接到第 三运放的负输入端；
[0014] 第二光敏电阻连接在第二运放的负输入端和输出端之间；
[0015] 正电源输入端通过第二发光二极管、第一发光二极管和第五电阻连接到第三运放 的输出端，其中第一发光二极管的负极和第二发光二极管的正极相连。
[0016] 所述第一光敏电阻和第一发光二极管构成所述第一光稱；所述第二光敏电阻和第 二发光二极管构成第二光耦。
[0017] 所述第一光稱和第二光稱为完全配对光稱或比例配对光奉禹。
[0018] 所述控制输入端的电压值与所述放大单元的放大增益呈线性关系。
[0019] 进一步地，所述放大单元还包括第一稳压二极管、第二稳压二极管、第一二极管、 第二二极管和第六电阻，其中，
[0020] 所述第一运放的输出端通过第一稳压二极管、第二稳压二极管和第六电阻接地， 其中，第一稳压二极管的负极与第二稳压二极管的负极相连；
[0021] 第二稳压二极管的正极通过第一二极管连接到所述第一运放的负输入端，其中， 第二稳压二极管的正极与第一二极管的负极相连；
[0022] 第二稳压二极管的正极通过第二二极管连接到所述第一运放的负输入端，其中， 第二稳压二极管的正极与第二二极管的正极相连；
[0023] 第一稳压二极管和第二稳压二极管反向串联，用于双向限制第一运放的输出电压 的幅值；
[0024] 第一二极管和第二二极管反向并联，它们与第六电阻一起用于消除第一稳压二极 管和第二稳压二极管产生的漏电流。
[0025] 进一步地，所述控制单元还包括电位器，其中，
[0026] 电位器，连接在所述参考输入端和所述第三电阻之间，用于改变该压控增益放大 电路的放大增益对应函数的斜率。
[0027] 与现有技术相比，本发明的技术方案包括一种压控增益放大电路，包括通过第一 光耦光电连接的放大单元和控制单元，其中，放大单元，用于放大信号输入端的信号，得到 信号输出端的信号；控制单元，用于根据控制输入端的电压值控制放大单元的放大增益。 通过本发明提供的技术方案，放大单元和控制单元之间通过光耦光电连接，实现了放大单 元和控制单元的电气隔离即光电隔离，避免了控制单元的电信号对放大单元的电信号的串 扰，从而提高了压控放大电路的信号输出端的信号质量。
[0028] 另外，通过本发明技术方案，实现了通过控制输入端线性地改变放大单元即本发 明压控放大电路的放大增益，从而增加了本发明压控放大电路的放大增益的可控制性。
[0029] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变 得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利 要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【专利附图】
【附图说明】
[0030] 附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本 申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
[0031] 图1为本发明压控增益放大电路一个实施例的组成结构示意图；
[0032] 图2为本发明压控增益放大电路另一个实施例的组成结构示意图。
【具体实施方式】
[0033] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明 的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中 的特征可以相互任意组合。
[0034] 在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中 执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺 序执行所示出或描述的步骤。
[0035] 本发明压控放大电路包括通过第一光耦光电连接的放大单元和控制单元。其中，
[0036] 放大单元，用于放大信号输入端的信号，得到信号输出端的信号。
[0037] 控制单元，用于根据控制输入端的电压值控制放大单元的放大增益。
[0038] 放大单元和控制单元之间通过第一光耦光电连接，也就是说，放大单元和控制单 元之间是电气隔离的。
[0039] 图1为本发明压控增益放大电路一个实施例的组成结构示意图，如图1所示，放大 单兀包括第一运放A31、第一光敏电阻R212、第一电阻R11、第二电阻R12和用于防止第一运 放A31自激的第一电容C41。其中，
[0040] 第一运放A31的负输入端通过第一电阻R11连接到信号输入端51，第一运放A31 的正输入端通过第二电阻R12接地，第一运放A31的输出端作为信号输出端52。
[0041] 第一光敏电阻R212和第一电容C41分别连接在第一运放A31的负输入端和输出 端之间。
[0042] 其中，第一电阻R11作为第一运放A31的输入电阻。第二电阻R12作为第一运放 的平衡电阻。第一光敏电阻R212作为第一运放A31的反馈电阻。第一运放A31、第一光敏 电阻R212、第一电阻R11和第二电阻R12 -起构成了本领域技术人员公知的反向放大器。 [0043] 其中，运放的输入电阻、平衡电阻和反馈电阻的概念为本领域技术人员公知的，此 处不再赘述。运放的平衡电阻的阻值的确定为本领域技术人员的公知技术，此处不再赘述。
[0044] 如图1所示，控制单元包括第二运放A32、第三运放A33、第一发光二极管D211、第 二光敏电阻R222、第二发光二极管D221、第三电阻R13、第四电阻R14、第五电阻R15和用作 滤波电容的第二电容C42。其中，
[0045] 第二运放A32的负输入端通过第三电阻R13连接到参考输入端53,第二运放A32 的正输入端通过第四电阻R14接地，第二运放A32的输出端连接到第三运放A33的负输入 端。
[0046] 第三运放A33的正输入端作为控制输入端54,第三运放A33的输出端通过第二电 容C42连接到第三运放A33的负输入端。
[0047] 上述第三运放A33的连接关系，使得第三运放A33具有"虚短"和"虚断"的特性。 其中，运放的"虚短"和"虚断"的特性为本领域技术人员的公知技术，此处不再赘述。
[0048] 第二光敏电阻R222连接在第二运放A32的负输入端和输出端之间。
[0049] 正电源输入端V+通过第二发光二极管D221、第一发光二极管D211和第五电阻 R15连接到第二运放A33的输出端，其中第二发光二极管D221的负极和第一发光二极管 D211的正极相连。
[0050] 其中，第三电阻R13作为第二运放A32的输入电阻。第四电阻R14作为第二运放 A32的平衡电阻。第二光敏电阻R222作为第二运放A32的反馈电阻。第二运放A32、第二 光敏电阻R222、第三电阻R13和第四电阻R14 -起构成了本领域技术人员公知的反向放大 器。
[0051] 其中，由于第一发光二极管D211和二发光二极管D221串联，因此流过它们的电流 相等，它们的光强相同。
[0052] 其中，第五电阻R15用于避免流过第一发光二极管D211和二发光二极管D221的 电流超过它们的最大电流。
[0053] 如图1所示，第一光敏电阻R212和第一发光二极管D211构成第一光耦；第二光敏 电阻R222和第二发光二极管D221构成第二光耦。
[0054] 第一光耦和第二光耦可以为完全配对光耦或者比例配对光耦。其中，
[0055] 二者为完全配对光耦指的是，当第一发光二极管D211和第二发光二极管D221的 光强相同时，第一光敏电阻R212和第二光敏电阻R222的阻值基本相同；
[0056] 二者为比例配对光耦指的是，当第一发光二极管D211和第二发光二极管D221的 光强相同时，第一光敏电阻R212和第二光敏电阻R222的阻值的比值基本相同。
[0057] 在如图1所不的实施例中，第一光稱和第二光f禹均为线性光f禹。第一运放A31、第 二运放A32和第三运放A33为本领域技术人员公知的轨到轨运放。正电源输入端V+接15V， 负电源输入端V-接-15V。第一电容C41的容值为22pF，第二电容C42的容值为10pF。第 一电阻R11的阻值为510Ω，第二电阻R12的阻值为470Ω，第三电阻R13的阻值为2ΚΩ，第 四电阻的阻值R14为2ΚΩ，第五电阻R15的阻值为1.5ΚΩ。第一光敏电阻R212的阻值范 围约为120Ω?16ΚΩ，第二光敏电阻R222的阻值范围约为R120Q?R16KQ。参考输入 端的电压值为-2. 5V。第一光稱和第二光稱为完全配对光奉禹。
[0058] 下面说明如图1所示的压控放大电路的工作原理。
[0059] 由于第一运放A31构成反向放大器，因此第一运放A31的输出端即信号输出端52 的电压值队 31的计算如公式（1)所示，
[0060]
【权利要求】
1. 一种压控增益放大电路，其特征在于，包括通过第一光耦光电连接的放大单元和控 制单元，其中， 放大单元，用于放大信号输入端的信号，得到信号输出端的信号； 控制单元，用于根据控制输入端的电压值控制放大单元的放大增益。
2. 根据权利要求1所述的压控增益放大电路，其特征在于，所述放大单元包括第一运 放、第一光敏电阻、第一电阻、第二电阻和用于防止第一运放自激的第一电容，其中， 第一运放的负输入端通过第一电阻连接到信号输入端，第一运放的正输入端通过第二 电阻接地，第一运放的输出端作为信号输出端； 第一光敏电阻和第一电容分别连接在第一运放的负输入端和输出端之间。
3. 根据权利要求2所述的压控增益放大电路，其特征在于，所述控制单元包括第二运 放、第三运放、第一发光二极管、第二光敏电阻、第二发光二极管、第三电阻、第四电阻、第五 电阻和用作滤波电容的第二电容，其中， 第二运放的负输入端通过第三电阻连接到参考输入端，第二运放的正输入端通过第四 电阻接地，第二运放的输出端连接到第三运放的负输入端； 第三运放的正输入端作为控制输入端，第三运放的输出端通过第二电容连接到第三运 放的负输入端； 第二光敏电阻连接在第二运放的负输入端和输出端之间； 正电源输入端通过第二发光二极管、第一发光二极管和第五电阻连接到第三运放的输 出端，其中第一发光二极管的负极和第二发光二极管的正极相连。
4. 根据权利要求3所述的压控增益放大电路，其特征在于，所述第一光敏电阻和第一 发光二极管构成所述第一光耦；所述第二光敏电阻和第二发光二极管构成第二光耦。
5. 根据权利要求4所述的压控增益放大电路，其特征在于，所述第一光耦和第二光耦 为完全配对光耦或比例配对光耦。
6. 根据权利要求5所述的压控增益放大电路，其特征在于，所述控制输入端的电压值 与所述放大单元的放大增益呈线性关系。
7. 根据权利要求2?6任一项所述的压控增益放大电路，其特征在于，所述放大单元还 包括第一稳压二极管、第二稳压二极管、第一二极管、第二二极管和第六电阻，其中， 所述第一运放的输出端通过第一稳压二极管、第二稳压二极管和第六电阻接地，其中， 第一稳压二极管的负极与第二稳压二极管的负极相连； 第二稳压二极管的正极通过第一二极管连接到所述第一运放的负输入端，其中，第二 稳压二极管的正极与第一二极管的负极相连； 第二稳压二极管的正极通过第二二极管连接到所述第一运放的负输入端，其中，第二 稳压二极管的正极与第二二极管的正极相连； 第一稳压二极管和第二稳压二极管反向串联，用于双向限制第一运放的输出电压的幅 值； 第一二极管和第二二极管反向并联，它们与第六电阻一起用于消除第一稳压二极管和 第二稳压二极管产生的漏电流。
8. 根据权利要求7所述的压控增益放大电路，其特征在于，所述控制单元还包括电位 器，其中， 电位器，连接在所述参考输入端和所述第三电阻之间，用于改变该压控增益放大电路 的放大增益对应函数的斜率。
【文档编号】H03F1/32GK104270109SQ201410490198
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月23日 优先权日:2014年9月23日
【发明者】刘金清, 魏赞庆, 张菊茜, 许磊, 付国奇, 雷北平 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油田服务股份有限公司