一种光学检测前置放大器的制作方法

本发明涉及检测电路领域，尤其是涉及一种光学检测前置放大器。

背景技术：

1、电荷灵敏前置放大器是目前高分辨能谱测量系统中用得最多的前置放大器，如公开号为cn101651449b的发明，公开了一种用于光通信接收机的光输入前置放大器，具有更高的光接收灵敏度，既能够适用于突发光信号的接收放大，也适用于传统连续信号的接收放大。

2、前置放大器最主要的功能是放大来自探测器的信号,并尽可能低的产生附加噪声，由于在光学检测中由于测量目标不同，元件特性不同，目前没有能够满足多种测量需求的前置放大器。

3、因此设计一种能够满足多种测量需求的光学检测前置放大器是很有必要的。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种光学检测前置放大器。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种光学检测前置放大器，包括跨阻放大器、电压跟随器、差动放大器、压差调节器、第一开尔文开关和第二开尔文开关，跨阻放大器、第一开尔文开关、电压跟随器、第二开尔文开关、差动放大器和压差调节器依次串联，第一开尔文开关和第二开尔文开关进行时钟同步。

4、进一步地，跨阻放大器包括光电二极管、第一并联谐振回路、第二并联谐振回路和第一运算放大器，第一运算放大器反相输入端连接光电二极管负极，光电二极管正极信号接地，第一运算放大器同相输入端信号接地，第一运算放大器的输出端连接第一开尔文开关，第一并联谐振回路和第二并联谐振回路一端连接第一运算放大器反相输入端，另一端连接第一开尔文开关。

5、进一步地，第一开尔文开关设有第一开关、第二开关、第三开关和第四开关，第一开关连接跨阻放大器和第二开关，第二开关连接差动放大器，第一并联谐振回路连接在第一开关和第二开关之间，第三开关连接跨阻放大器和第四开关，第四开关连接差动放大器，第二并联谐振回路连接在第三开关和第四开关之间。

6、进一步地，第一开关和第二开关接通时，第三开关和第四开关断开；第三开关和第四开关接通时，第一开关和第二开关断开。

7、进一步地，电压跟随器包括第二运算放大器，第二运算放大器的同相输入端连接第一开尔文开关，第二运算放大器输出端连接第二运算放大器反相输入端、接地电阻和第二开尔文开关。

8、进一步地，第二开尔文开关设有第五开关和第六开关，第五开关和第六开关均为单刀双掷开关，第五开关的不动点和第六开关的不动点均连接差动放大器，第五开关的动点连接信号接地和电压跟随器，第六开关的动点连接电压跟随器和信号接地。

9、进一步地，第五开关连接电压跟随器时，第六开关连接信号接地；第六开关连接电压跟随器时，第五开关连接信号接地。

10、进一步地，差动放大器设有第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，差动放大器的同相输入端经第一电阻后信号接地，经第二电阻连接第五开关，差动放大器的反相输入端经第四电阻连接至差动放大器的输出端，经第三电阻连接至第六开关。

11、进一步地，压差调节器包括第一电容、参考电压、第五电阻、第六电阻、第二电容、信号接地和信号输出，第一电容、第五电阻和信号输出串联，第一电容和第五电阻之间设有第一支路，第一支路串联有第六电阻和参考电压，第五电阻和信号输出之间设有第二支路，第二支路串联有第二电容和信号接地。

12、进一步地，参考电压为2.5v，第一电容为2.2μf，第五电阻为1kω、第六电阻为2.2kω，第二电容为470pf。

13、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

14、1)本发明的装置本发明通过压差调节器，有效的对各种放大器提供紧密的电源，还能对输出的高频信号进行过滤，完成峰值检测，脉冲的时间和宽度计算，测量精度高。

15、2)本发明使用低输入偏置电流，可极大地降低前置放大器输出的直流误差，减低对原始信号的干扰，保证了放大器信号的稳定性和带载能力。

16、3)本发明差动放大器利用输入级的反向输入，有效遏制测量信号的外部干扰。

17、4)本发明对开尔文开关设置时钟同步，能够实现信号的相位测量，抑制寄生电容。

技术特征：

1.一种光学检测前置放大器，其特征在于，包括跨阻放大器(1)、电压跟随器(2)、差动放大器(3)、压差调节器(4)、第一开尔文开关(5)和第二开尔文开关(6)，所述跨阻放大器(1)、第一开尔文开关(5)、电压跟随器(2)、第二开尔文开关(6)、差动放大器(3)和压差调节器(4)依次串联，所述第一开尔文开关(5)和第二开尔文开关(6)进行时钟同步。

2.根据权利要求1所述的一种光学检测前置放大器，其特征在于，所述跨阻放大器(1)包括光电二极管、第一并联谐振回路、第二并联谐振回路和第一运算放大器，所述第一运算放大器反相输入端连接光电二极管负极，所述光电二极管正极信号接地，所述第一运算放大器同相输入端信号接地，所述第一运算放大器的输出端连接第一开尔文开关(5)，所述第一并联谐振回路和第二并联谐振回路一端连接第一运算放大器反相输入端，另一端连接第一开尔文开关(5)。

3.根据权利要求2所述的一种光学检测前置放大器，其特征在于，所述第一开尔文开关(5)设有第一开关、第二开关、第三开关和第四开关，所述第一开关连接跨阻放大器(1)和第二开关，所述第二开关连接差动放大器(3)，所述第一并联谐振回路连接在第一开关和第二开关之间，所述第三开关连接跨阻放大器(1)和第四开关，所述第四开关连接差动放大器(3)，所述第二并联谐振回路连接在第三开关和第四开关之间。

4.根据权利要求3所述的一种光学检测前置放大器，其特征在于，所述第一开关和第二开关接通时，所述第三开关和第四开关断开；所述第三开关和第四开关接通时，所述第一开关和第二开关断开。

5.根据权利要求1所述的一种光学检测前置放大器，其特征在于，所述电压跟随器(2)包括第二运算放大器，所述第二运算放大器的同相输入端连接第一开尔文开关(5)，第二运算放大器输出端连接第二运算放大器反相输入端、接地电阻和第二开尔文开关(6)。

6.根据权利要求1所述的一种光学检测前置放大器，其特征在于，所述第二开尔文开关(6)设有第五开关和第六开关，所述第五开关和第六开关均为单刀双掷开关，所述第五开关的不动点和第六开关的不动点均连接差动放大器(3)，所述第五开关的动点连接信号接地和电压跟随器(2)，所述第六开关的动点连接电压跟随器(2)和信号接地。

7.根据权利要求6所述的一种光学检测前置放大器，其特征在于，所述第五开关连接电压跟随器(2)时，所述第六开关连接信号接地；所述第六开关连接电压跟随器(2)时，所述第五开关连接信号接地。

8.根据权利要求6所述的一种光学检测前置放大器，其特征在于，所述差动放大器(3)设有第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，所述差动放大器(3)的同相输入端经第一电阻后信号接地，经第二电阻连接第五开关，所述差动放大器(3)的反相输入端经第四电阻连接至差动放大器(3)的输出端，经第三电阻连接至第六开关。

9.根据权利要求1所述的一种光学检测前置放大器，其特征在于，所述压差调节器(4)包括第一电容、参考电压、第五电阻、第六电阻、第二电容、信号接地和信号输出，所述第一电容、第五电阻和信号输出串联，所述第一电容和第五电阻之间设有第一支路，所述第一支路串联有第六电阻和参考电压，所述第五电阻和信号输出之间设有第二支路，所述第二支路串联有第二电容和信号接地。

10.根据权利要求9所述的一种光学检测前置放大器，其特征在于，所述参考电压为2.5v，所述第一电容为2.2μf，所述第五电阻为1kω、所述第六电阻为2.2kω，所述第二电容为470pf。

技术总结
本发明涉及一种光学检测前置放大器，包括跨阻放大器、电压跟随器、差动放大器、压差调节器、第一开尔文开关和第二开尔文开关，跨阻放大器、第一开尔文开关、电压跟随器、第二开尔文开关、差动放大器和压差调节器依次串联，第一开尔文开关和第二开尔文开关进行时钟同步。与现有技术相比，本发明有效的对各种放大器提供紧密的电源，还能对输出的高频信号进行过滤，完成峰值检测，脉冲的时间和宽度计算，具有测量精度高、能有效抑制外部干扰等优点。

技术研发人员：谢俊雄,管颖,马浩,陈纲,张淯淏,严婷,印琪民,徐菊根,鲁庭
受保护的技术使用者：华能国际电力股份有限公司上海石洞口第一电厂
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19