[发明专利]一种航天级光电编码器的信号前置放大电路

说明书

技术领域

本发明属于光电传感器技术领域中涉及的一种航天相机调焦机构中使用的光电编码器的信号前置放大电路。

背景技术

航天产品对可靠性要求极为苛刻，电子元器件的选择范围较窄。一些可调整元器件(如：电位器)是不允许上天的，造成部分原有技术成熟的电路不可用。而原有电路通常都是经过实验验证可靠性较高、设计简单、调整方便、成本较低的电路。编码器的前置放大电路就属于这类电路，其作用是将光电编码器输出的大小不同的各路光电流信号转换、调整成幅值相同的电压信号并进行放大。放大电路中的可调整元件，将编码器信号按要求调整，使电路系统对编码器精度的影响减少到最小(忽略不计)。航天产品通常要求体积小、重量轻。因此，在满足航天产品功能、性能的前提下，设计可替换原有的、体积无明显增加、不影响编码器精度的电路，确保系统的可靠性就显得尤为重要。

通常编码器放大电路的设计遵循以下原则：

①在满足要求的前提下，电路简单、调整方便、体积小、成本低；

②为减小电路体积，放大器采用单电源供电方式，供电电压为V+。输出为正弦信号，幅值对称于因此，有偏置设置电路，将放大器输出直流工作电平调整到且偏离的量(剩余直流分量)越小对编码器精度的影响就越小；

③由于编码器输出的光电流信号大小不同，在将电流信号转换成电压信号的同时还要将其幅值调整成大小一致。

④放大电路采用差分输入形式，当输入信号发生变化(如：更换编码器或光电器件)时，放大电路随之调整的环节较少。

与本发明最为接近的已有技术，是中国科学院长春光学精密机械与物理研究所开发的一种调焦编码器前置放大器电路，如附图1所示：包括正向输入电位器1、负向输入电位器2、负反馈电阻3、偏置电阻4、偏置调整电位器5、放大器6；其中，正向输入电位器1的中心抽头与编码器输出光电流信号C0相连，一端接地(AGND)，另一端与放大器6的+向输入引脚相连；负向输入电位器2的中心抽头与编码器输出光电流信号C180相连，一端接地，另一端接放大器6的-向输入引脚相连；负反馈电阻3的一端与放大器6的输出引脚相连，另一端接放大器6的-向输入引脚相连；偏置电阻4的一端接放大器6的+向输入引脚，另一端与偏置调整电位器5的中心抽头相连；偏置调整电位器5的一端接地(AGND)，另一端接正电源(V+)，中心抽头与偏置电阻4的一端相连。

在使用放大器前应先设定其直流工作电平，首先，断开编码器光电信号；其次，加电后改变偏置调整电位器5的阻值，使无编码器信号时放大器输出的直流电平值为

光电编码器输出的两路相位相差180°的正弦光电流信号C0、C180分别经正向输入端电位器1、负向输入端电位器2转换成电压信号。编码器输出光电流信号大小不同，通过调整电位器1和电位器2的阻值可改变电压信号的幅值，使放大器6正向端输入电压信号U_C0与负向端输入电压信号U_C180幅值相等，经放大器6差分放大后输出正弦信号Vo。要求放大电路工作在线性区，输出信号Vo满幅、无失真现象产生。

该电路虽然可靠性较高、设计简单、调整方便、成本低。但是也存在一定的不足：电路中有可调整元器件-电位器1、电位器2以及偏置调整电位器5，不满足航天使用要求。

发明内容

为了克服已有技术存在的缺陷，本发明的目的在于在满足航天产品功能、性能的前提下，设计出一种可替代原有技术的结构简单、适应性强、尺寸无明显增大、可靠实用的电路。

本发明要解决的技术问题是：提供一种航天级光电编码器的信号前置放大电路。