[发明专利]放大器电路和用于调整检测器元件的输出电流信号的方法

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及放大器电路、具有光电二极管的检测器电路以及用于调整检测器元件的输出电流信号的方法，其中，该检测器元件输出取决于被检测的物理量的输出电流。

背景技术

当例如光、温度和压力等可被检测器元件检测到的物理量施加至多个例如光电二极管的检测器元件或传感器时，检测器元件或传感器生成输出电流信号，输出电流的强度取决于被检测的物理量的量或强度或幅度，例如光强度、温度和压力。分别通过负载电阻(load resistance)或跨导放大器(transimpedance amplifier)将输出电流信号转换为电压信号。

图1示出跨导放大器电路，其中，检测器元件被简示为电流源10且与运算放大器(OPV)20的反相输入端连接。OPV 20的输出端O经由具有寄生电容40的欧姆电阻30与OPV 20的反相输入端连接。

图2涉及用于通过负载电阻31将检测器元件的输出电流信号转换为电压信号的放大器电路。检测器元件被简示为设置在基准电位和OPV 21的非反相输入端之间的电流源10。负载电阻31及其寄生电容41也连接在基准电位和OPV 21的非反相输入端之间，使得电流源10的输出电流流经负载电阻31。

假定图1和图2所示的放大器电路仅以直流电流和直流电压或者慢速变化的信号而动作，并将此用作运算放大器的理想运行的基础，则通过将相应的输出信号电流乘以负载电阻来获得输出端O处的电压量。如果输出信号电流是快速变化的信号，则放大器电路由于负载电阻的寄生电容而表现出低通特性。

例如，针对信号噪声也被放大，可以在其它信号路径设置相应的高通滤波器来补偿这种低通特性。

图3涉及具有图2所示负载电阻31的另一放大器电路，其中，通过自举电路(bootstrap circuit)减少或补偿检测器元件的寄生电容51。检测器元件再次被简示为电流源10，电流源10的第一端经由偏置电阻器6耦接至直流电压源，电流源10的第二端耦接至OPV 21的非反相输入端。OPV 21的输出信号经由自举电容器52耦接回OPV 21的非反相输入端。

由于OPV 21的传输延迟，在OPV 21的输出信号与输入信号之间发生相位偏移，使得对于较高频率的补偿效果受到削弱。

发明内容

本发明基于以下的目的，即提供一种针对检测器元件具有更大带宽的放大器电路，其中，该检测器元件的输出电流是信号依赖(signal-dependent)的。该目的包括用于调整检测器元件的输出电流信号的方法。

通过如独立权利要求所要求保护的放大器电路及方法来实现上述目的。根据各从属权利要求获得有利的实施例。

在下文中，将参考附图更详细地说明本发明的实施例。主要着重于描述和解释形成本发明的基础的原理。只要不同实施例的特征不彼此排斥，则可以将不同实施例的特征彼此结合。在下文中，将参考附图更详细地说明本发明。

附图说明

图1示出根据现有技术的跨导放大器电路的简化电路图。

图2示出根据现有技术的具有负载电阻的放大器电路的简化电路图。

图3示出根据现有技术的具有自举电容器的放大器电路的简化电路图。

图4示出根据一个实施例的具有两个部分负载电阻和两个补偿电容器的放大器电路的简化电路图。

图5示出根据另一实施例的具有两个部分负载电阻和四个部分补偿电容器的放大器电路的简化电路图。

图6示出用于说明检测器元件的寄生电容的影响的图3所示放大器电路的传输函数。

图7示出用于说明负载电阻的寄生电容的影响的图2所示放大器电路的传输函数。

图8示出用于说明根据一个实施例的反馈电容器的影响的图5所示放大器电路的传输函数。

图9示出用于说明寄生电容的影响的图5所示放大器电路的另一传输函数。

图10示出用于调整检测器元件的输出电流信号的方法的简化流程图。

具体实施方式

图4示出根据一个实施例的具有检测器元件11的放大器电路的电路图，检测器元件11的输出电流信号要转换为电压信号。根据一个实施例，检测器元件11是光电二极管，例如是具有低的信号依赖输出电流的PIN光电二极管，诸如用在干涉仪中的PIN光电二极管或者用于在光纤陀螺仪中记录干涉仪信号的PIN光电二极管等。根据其它实施例，检测器元件是交流电流信号源、磁性检波器、压电传感器或热敏元件(thermoelement)。