一种基于PSD探测器的信号处理电路的制作方法

本发明属于集成电路，具体地涉及一种基于psd探测器的信号处理电路。

背景技术：

1、psd探测器是一种光能/位置转换器件，其响应速度快、分辨率高、成本低，较广泛的应用在位置检测系统中。在一些小角度测量，要求动态性、高精度、高分辨率的场合，其比高清、高帧频ccd(200hz)有较大的优势。

2、目前的psd探测器处理电路主要有模拟解算电路和数字解算电路，模拟解算电路中psd探测器将光信号转换为电流信号后，经过多个运算放大器的解算和乘/除法器的运算，解算后的位置信号输出到ad采集电路，供处理电路使用。该方法可以保证解算的动态性和速度，但是由于模拟电路和乘/除法器电路的复杂性和不一致性，不能保证四路信号的一致性，需要后期处理器进行较多的修正，且由于芯片、电阻和电容的个性差异，对于相同原理，不同器件的处理电路，其修正有较大区别，不具有普适性。数字解算电路一般为前置放大后，直接输出到ad采集，处理器进行解算。此类数字电路的电路噪声较大，同时，ad采集为四通道顺序采集，四通道信号之间有较大的采集时间差，对于精度要求较高的场合，该方式误差较大，不易满足测试要求，需要在电路设计中进行优化，解决该问题。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、为了突破psd探测器的信号处理电路在动态下高精度、高频率测量的局限性，本发明提供一种基于psd探测器的信号处理电路，以实现测量范围：(2～100)角秒、测量精度：1角秒(1～150)hz的要求，同时硬件电路简洁、可靠性高、使用寿命长。

3、(二)技术方案

4、为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

5、本发明实施例提供一种基于psd探测器的信号处理电路，包括psd探测器前置放大电路和ad采集电路，psd探测器前置放大电路将psd探测器输出的四路电流信号转换为四路电压信号，并将每路电压信号进行1:1跟随输出，输出为模拟信号。

6、ad采集电路能够同步采集psd探测器前置放大电路输出的四路模拟信号，并将四路模拟信号转换为数字信号。

7、可选地，psd探测器前置放大电路包括psd探测器u1、由放大器a1～a4组成的前级i/v转换电路、由放大器a5～a6组成的电压跟随电路和电阻r5～r12；psd探测器u1的四象限输出分别与放大器a1～a4的四路输入相连；电阻r5～r8的两端分别与放大器a1～a4的四路输出和放大器a5～a6的四路输入相连，电阻r9～r12的一端分别与放大器a5～a6的四路输出相连。

8、可选地，前级i/v转换电路包括电阻r1～r4和电容c9～c12，电阻r1～r4和电容c9～c12分别与放大器a1～a4的四路输入、四路输出并联，组成低通滤波器和放大器。

9、可选地，ad采集电路包括一个四通道ad芯片u2和电容c21～c27，四通道ad芯片u2的四通道输入分别与电阻r9～r12的另一端相连，电容c21、c22和c26两端分别与四通道ad芯片u2的avcc、agnd引脚相连、且与电源和模拟地相连，电容c23的两端分别与四通道ad芯片u2的引脚44和引脚45、以及引脚43和引脚46相连，电容c24的两端分别与四通道ad芯片u2的引脚41和引脚42相连，电容c25、c27的两端分别与四通道ad芯片u2的引脚39、引脚36和模拟地相连。

10、可选地，放大器a1～a4的型号为opa657，放大器a5～a6的型号为op227，四通道ad芯片u2的型号为ad7606-4。

11、另外，四通道ad芯片u2还与处理器相连，通过处理器控制四通道ad芯片u2对psd探测器的四路输出进行同步采集，保证采集数据的精度。

12、本发明的有益效果是：

13、(1)电路结构简单，节约成本，性能可靠，便于维护。

14、(2)前置放大电路在较为简洁的前提下，对噪声进行了很好地抑制，降低了psd采集电路的噪声。

15、(3)四路同步采样，在高速信号同步采样下，提高了四路一致性，提高了动态测量精度。

技术特征：

1.一种基于psd探测器的信号处理电路，包括psd探测器前置放大电路和ad采集电路，其特征在于：psd探测器前置放大电路将psd探测器输出的四路电流信号转换为四路电压信号，并将每路电压信号进行1:1跟随输出，输出为模拟信号；

2.根据权利要求1所述的基于psd探测器的信号处理电路，其特征在于：psd探测器前置放大电路包括psd探测器u1、由放大器a1～a4组成的前级i/v转换电路、由放大器a5～a6组成的电压跟随电路和电阻r5～r12；psd探测器u1的四象限输出分别与放大器a1～a4的四路输入相连；电阻r5～r8的两端分别与放大器a1～a4的四路输出和放大器a5～a6的四路输入相连，电阻r9～r12的一端分别与放大器a5～a6的四路输出相连。

3.根据权利要求2所述的基于psd探测器的信号处理电路，其特征在于：前级i/v转换电路包括电阻r1～r4和电容c9～c12，电阻r1～r4和电容c9～c12分别与放大器a1～a4的四路输入、四路输出并联，组成低通滤波器和放大器。

4.根据权利要求1所述的基于psd探测器的信号处理电路，其特征在于：ad采集电路包括一个四通道ad芯片u2和电容c21～c27，四通道ad芯片u2的四通道输入分别与电阻r9～r12的另一端相连，电容c21、c22和c26两端分别与四通道ad芯片u2的avcc、agnd引脚相连、且与电源和模拟地相连，电容c23的两端分别与四通道ad芯片u2的引脚44和引脚45、以及引脚43和引脚46相连，电容c24的两端分别与四通道ad芯片u2的引脚41和引脚42相连，电容c25、c27的两端分别与四通道ad芯片u2的引脚39、引脚36和模拟地相连。

5.根据权利要求1所述的基于psd探测器的信号处理电路，其特征在于：放大器a1～a4的型号为opa657，放大器a5～a6的型号为op227，四通道ad芯片u2的型号为ad7606-4。

技术总结
本发明属于集成电路技术领域，具体地涉及一种基于PSD探测器的信号处理电路，包括PSD探测器前置放大电路和AD采集电路，PSD探测器前置放大电路将PSD探测器输出的四路电流信号转换为四路电压信号，并将每路电压信号进行1:1跟随输出，输出为模拟信号；AD采集电路能够同步采集PSD探测器前置放大电路输出的四路模拟信号，并将四路模拟信号转换为数字信号。本发明提供的一种基于PSD探测器的信号处理电路结构简单，灵敏度高，能确保后续处理器对探测信号进行高精的位置解算，保证测量精度。

技术研发人员：陈永鹏,段海龙,陈羽,侯安贵,周晓琳,张明,王文艳,张永安,李晶晶,崔洁,王小波
受保护的技术使用者：河南平原光电有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15