[实用新型]光电倍增管微弱脉冲信号处理电路

说明书

技术领域

本实用新型是一种脉冲信号处理电路，属于电学技术领域。

背景技术

众所周知，高频的微弱信号的处理存在处理不稳定、频率范围狭窄等问题。尤其在噪声信号较高，频率较高时处理容易出现振荡情况。由于现有的这方面处理电路多数是以单一集成运放为基础，不能很好地避免上述出现的情况。而且因信噪比不高，造成信号处理不得当等情况。

发明内容

本实用新型公开一种光电倍增管微弱脉冲信号处理电路，一种光电倍增管微弱信号处理电路，其组成包括：接收来自光电倍增管的微弱信号的三极管宽带放大器；运算放大器；整形滤波电路和分频器，其特征在于：

A、所述的宽带放大器由三极管U₁和其外围元件组成，电阻R₁、R₂、R₃、R₄、R₅为三极管U₁静态工作点电阻，并接于电阻R₂和与电阻R₂、R₁串接于三极管U₁集电结间的电感L₁作高频补偿，并接于电阻R₄有一高频补偿电容C₂，电阻R₅与电源正极串接去耦电感L₂、电阻R₅与电感L₂结点与地之间串一耦电容；

B、所述的运算放大器由比较器U₂和其外围元件电阻R₆、R₇、R₈、R₉、R₁₂、R₁₃、R₁₄和电感L₃和电容C₃、C₄构成。

C、所述的整形滤波电路由比较器U₃和外围元件电阻R₁₀、电位器R₁₁、电容C₃、及时两接地电容及电感L₃组成。

D、所述的分频器由集成电路U₄及外围元件R₁₅构成。

前置宽频放大器是三极管放大电路，电感L1，电容C1分别为可改变带宽的高频补偿电感和电容，电阻R1、R2、R3、R4、R5确定U1静态工作点，电阻R1和R4扩展带宽，电容c2是高频补偿电容。前置宽频放大器U1采用低噪声、阻抗与光电管匹配的三极管。运算放大器为运放电路，电阻R6、R8改变放大倍数。

本实用新型专用来处理由光电倍增管等器件输出的微弱的非规则脉冲信号，尤其用于高频、超高频信号的检测。当所要检测信号为工作在高频且高噪声环境条件时，对信号有效的放大处理、高频时避免产生震荡。基于以上目的，在设计电路过程中综合考虑电子元件的特性及现有集成芯片功能、性能。保证信号的正确处理，采用两极放大方式。以三级管及外围电路构成的宽频放大为初级放大。克服了现有电路中放大指标无法满足要求的缺点。

高频离散信号输入到由三级管U1构成的的大于1GHz的宽频放大器进行前置放大，调整外围阻容元件确定峰值频率的工作点，降低输入信号的噪声。经前置放大器输出的信号在由主放大器U2选择适当的增益带宽积，以使信号的幅度达到要求值。信号再经U3单窗式或双窗式甄别，选择满足要求的信号幅度。整形电路U4，输出为TTL标准脉冲信号。

经实验证明该电路可以稳定的工作在高频区而不产生震荡。现有的微弱脉冲信号处理电路中单纯以集成运放电路为基础，根本无法达到在高频稳定工作的要求。尤其是宽频信号的处理上，工作点动态范围变比较大时更是难以满足。该电路增加了以三级管为中心的初级宽频放大电路，具有工作频率较稳定，频率范围较宽，低失真，高信噪比，低成本等突出特点。可用于微弱脉冲信号的检测，频率计数，信号比较等方面。如化工检测，地质分析，生物化学，医药卫生，环境监测等对前端输入的微弱信号进行处理。具有很广泛的应用范围，很高的实用价值。

附图说明

图1为本实用新型实施例电原理图；

具体实施方式：

本电路的主要作用是与光电倍增管配合使用，将被测光的变化转化为相应的电信号。一般情况下，光电传增管输出为脉动的直流电流，其平均值随光强而变化，此时可采用测平均值的办法间接测量光强。但当入射光极为微弱时，光电倍增管输出为单脉冲电流，如仍采用测平均值的办法，则其输出受噪声影响严重，将不能真实地反映光强的变化，这时须采用单脉冲记数法，用脉冲频率反映光强的变化。本电路就是为测量微弱光而设计。按功能分，电路由三部份组成，即：放大、整形滤波、分频。由于光电倍增管输出信号较弱且频率很高，所以对于放大级来说，除了完成放大功能以外，还必须考虑阻抗匹配及噪声问题，这两个问题解决不好，将直接影响被测光强与脉冲频率之间的线性关系。基于此种考虑，电路中第一级采用了三极管放大电路，由于三极管放大电路具有电流放大作用，所以不用附加的电流电压转换电路，可直接与光电倍增管输出端连接，很容易满足阻抗和噪声的要求。信号再经运放电路放大后即可满足幅度要求，改变R6、R8可改变放大倍数。整形滤波由U3比较器完成，通过改变反相输入端电压的大小即可去除幅度较低的噪声脉冲。分频器由U4完成。第一级是典型的宽带放大电路，其带宽可达1GHz，增益约为10dB，其输入阻抗为75欧姆。L1，C1分别为高频补偿电感和电容，调整其大小可改变带宽，R1、R2、R3、R4、R5确定了静态工作点，同时R1和R4也起扩展带宽的作用，C2是高频补偿电容。由于第一级采用低噪声三极管，大大提高了信噪比，同时阻抗也容易与光电倍增管匹配。直接采用运算放大器放大，由于光电管阻抗较低而运算放大器阻抗较高，欲实现二者之间匹配只有采用电阻实现，这样就会降低倍噪比。L2、C4是去藕元件。R6、R8、U1、R9构成第二级放大，R7的作用是调整第二级放大器的输入阻抗，使其与前级相匹配，避免高频信号反复震接下去是比较器和分频器。