[实用新型]弱电信号的放大采集电路

说明书

技术领域

 本实用新型涉及电路控制技术领域，具体的说是一种特别适用于光电信号采集过程中，能够有效提高信号采集精度的弱电信号的放大采集电路。

背景技术

 分布式光纤测试测温系统是依据光时域反射原理（OTDR）和光纤的背向拉曼散射(RAMAN SCATFORING)温度效应而研制。该系统利用先进的OTDR技术进行定位，利用拉曼散射效应进行测温。当光源向光纤注入光脉冲后，会产生自发拉曼散射光，自发拉曼散射光包括斯托克斯光和反斯托克斯光，其中部分自发拉曼散射光会沿光纤反射回来，这部分自发拉曼散射光与温度有着密切的关系，经算法分析得出光纤测量温度系统是一种基于拉曼散射。由于分布式光纤测温系统光纤为媒介，光波为信息载体，具有本身绝缘、耐高压高温、抗电磁干扰等优点，适用于易燃、易爆等恶劣环境。相比同类的测温系统具有明显的优势，常用于隧道、港口、电缆及矿场等火灾监测领域。

   分布式光纤测温系统需要将光信号转化为电信号然后将电信号进行放大采集，然而光在光纤中传输过程中光功率的大小会随着光纤的长度而呈指数衰减。因此得到的电压信号随着光纤长度增加也会随着衰减，由于ADC的采样范围及采样精度有限，当衰减到一定的程度时，系统从所获取的电压信号中便不能准确的解调出温度信息，温度的精确度随着距离的增加而变差。反之，在测量距离不变的情况下，如果能够提高电压信号的幅值，扩大ADC的采集信号幅值的范围便会相应的提高温度精度。

   一般的信号处理方式往往是将光信号的转化为电信号后，经过放大直接给ADC进行采集。假设所使用的高速（采样率大于20MHz）ADC转换芯片所能够采集的电源电压信号范围为±V_AD， V_AD取1V，采样精度为Nbit，这样当模拟输入的电压信号为±V_AD时所得到的数字信号为0~（2^N-1）之间（二进制输出模式下），其中-V_AD对应数字量为000……0，V_AD对应数字量为111……1(N个1）。

   对于DTS系统，信号的输入的电压值S往往大于0V，即模拟信号范围在0~V_AD因此，当用上述ADC进行采集时所得到的数字信号范围为（2^N-1-1）~（2^N-1），这样相当于ADC的采集精度降低了一倍，变为11bit的ADC，ADC没有得到完全利用。

发明内容

本实用新型针对现有技术中存在的缺点和不足，提出了一种特别适用于光电信号采集过程中，能够有效提高信号采集精度的弱电信号的放大采集电路。

    本实用新型可以通过以下措施达到：

    一种弱电信号的放大采集电路，其特征在于设有跨阻放大电路、基准电压调理电路、比例运算放大电路、二次比例运算放大电路、二次基准电压调理电路、高速模拟开关，其中待处理信号送入跨阻放大电路的输入端，跨阻放大电路的输出信号送入比例运算放大电路，基准电压调理电路的输出信号送入比例运算放大电路，比例运算放大电路的一路输出送入高速模拟开关，比例运算放大电路的另一路输出送入二次比例运算放大电路，二次基准电压调理电路的输出信号送入二次比例运算放大电路，二次比例运算放大电路的输出信号送入高速模拟开关，高速模拟开关的输出信号送入ADC采集控制单元。

本实用新型所述跨阻放大电路可以采用型号为OPA850的高带宽运放，运放的反相端与输出端跨接4.7K贴片电阻，运放的同相端对地接4.7K电阻，运放与电阻共同组成夸阻放大电路。

本实用新型所述基准电压调理电路可以采用如下电路结构：型号为MAX6043AAUT25的高精度基准芯片作为电压源，基准电压源输出电压信号与滑动变阻器相连接，由滑动变阻器对基准电压源进行分压，为防止调整滑动变阻器引起的扰动，在滑动变阻器的两侧并联10nf的贴片电容。这样共同组成了基准电压调理电路。

本实用新型所述比例运算放大电路可以采用如下电路结构：可采用型号为OPA850的运算放大器，运算放大器的反相端与输出端跨接500Ω贴片电阻；反相端同时接50Ω贴片电阻与100Ω贴片电阻分别夸阻放大电路的输出端以及二次基准电压调理电路相连接；运算放大器的同相端对地接47Ω的贴片电阻，共同构成10倍的比例运算放大电路。