[发明专利]一种红外信号检测电路

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种红外信号检测电路，适用于温度传感器校准领域。

背景技术

随着瞬态温度测试需求的与日俱增，温度传感器动态特性已成为研究人员关注的焦点。在兵器领域中，瞬态温度随时间的变化快，常在微秒量级，温度传感器存在的热惯性和有限热传导，使得所测温度与实际温度存在动态响应误差。为了减少这类误差，需对温度传感器进行动态校准，对其存在的动态误差进行补偿。HgCdTe光导红外探测器是可溯源动态校准系统的关键组成部分，其峰值探测率不小于5x109 cmHz1/2 W-1，响应速率为1us快于被校温度传感器，可作为真值校准被校传感器。而探测器接收到被校传感器辐射的红外信号往往低达微伏或纳伏量级，微弱信号几乎被噪声和电磁干扰淹没，因此设计低噪声放大电路，保证信号的准确性，以提高动态误差补偿的精度。

发明内容

本发明提供一种红外信号检测电路，电路结构紧凑，有良好的信噪比，可以放大微弱信号，具有较高的灵敏度和稳定性。

本发明所采用的技术方案是：

红外信号检测电路由电源电路、偏置电路、放大电路组成。

所述电源电路采用DC-DC转换芯片，LTC3260可将+15V电压转换成±12V，为放大器供电。

在前置放大电路中，直流电源会产生杂波和纹波以及可能藕合到电源中去的共模电压，这些脉动噪声为微伏量级，会影响有用信号。

所述偏置电路中，电子串音可以提高偏置电阻来消除，红外探测器的输出信号和噪声会随偏流大小而改变，它存在一个最佳偏置范围，使得输出信噪比达最大值，系统中红外探测器的最佳偏置电流为2mA～4mA。该电路利用晶体管在线性区工作时集一射等效交流电阻很大，近似恒流源的特性来实现恒流偏置组成晶体管恒流偏置电路，其适用于晶体管集射等效交流电阻远大于探测器电阻的情况。C23是滤波电容，稳压管D2使晶体管Q2的基极被稳压，所以基极总电流的散粒噪声Ib和集电极电流的散粒噪声Ic是近似恒定的，即红外探测器达到恒流偏置。偏流大小通过改变R3来实现。

所述放大电路中，检测电路中运算放大器可等效为一个理想无噪声运放的同相端串联一个噪声电压源，同相、反相输入端分别串联一个噪声电流源。等效噪声电压源产生噪声En.P，等效噪声电流源产生噪声En.n 、U5的输出噪声电压有效值，电阻R21，R22， R25产生热噪声电压。第1级放大选用超低噪声高速放大器LT1028，当频率为1kHz时，其等效噪声电压En= 0.86nV/Hz。

本发明的有益效果是：电路结构紧凑，有良好的信噪比，可以放大微弱信号，具有较高的灵敏度和稳定性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的电源电路。

图2是本发明的偏置电路。

图3是本发明的放大电路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，电源电路采用DC-DC转换芯片，LTC3260可将+15V电压转换成±12V，为放大器供电。在前置放大电路中，直流电源会产生杂波和纹波以及可能藕合到电源中去的共模电压，这些脉动噪声为微伏量级，会影响有用信号。

如图2，偏置电路中，电子串音可以提高偏置电阻来消除。红外探测器的输出信号和噪声会随偏流大小而改变，它存在一个最佳偏置范围，使得输出信噪比达最大值，系统中红外探测器的最佳偏置电流为2mA～4mA。该电路利用晶体管在线性区工作时集一射等效交流电阻很大，近似恒流源的特性来实现恒流偏置组成晶体管恒流偏置电路，其适用于晶体管集射等效交流电阻远大于探测器电阻的情况。C23是滤波电容，稳压管D2使晶体管Q2的基极被稳压，所以基极总电流的散粒噪声Ib和集电极电流的散粒噪声Ic是近似恒定的，即红外探测器达到恒流偏置。偏流大小通过改变R3来实现。

如图3，放大电路中，检测电路中运算放大器可等效为一个理想无噪声运放的同相端串联一个噪声电压源，同相、反相输入端分别串联一个噪声电流源。等效噪声电压源产生噪声En.P，等效噪声电流源产生噪声En.n 、U5的输出噪声电压有效值，电阻R21，R22， R25产生热噪声电压。第1级放大选用超低噪声高速放大器LT1028，当频率为1kHz时，其等效噪声电压En= 0.86nV/Hz。