[发明专利]一种光电探测器的前置放大电路

说明书

技术领域

本发明属于传感器接收电路技术领域，具体涉及一种光电探测器的前置放大电路。

背景技术

在传感器的接收电路中，光电探测器可以对光信号进行测量，在激光测距，医学，导航等方面都有广泛的运用。一般传感器接收到信号都是很微弱的，为将其微弱信号放大到能被检测的水平时，均需要使用前置放大电路。通常由于无源器件的使用不当很有可能导致整个放大电路的不稳定性，噪声较大和检测到的信号进行叠加，无法得到准确的测量数据。

传统的前置放大电路常用的光电探测器件，有光电倍增管、PIN光电二极管和雪崩光电二极管等。其中光电倍增管具有体积太大、动态范围小、抗干扰能力弱等缺点，PIN光电二极管和雪崩光电二极管灵敏度高、响应快且体积小，在光电探测领域得到广泛应用。PIN光电二极管一般都应用于接收模块体积大小有严格要求，回波功率较大且对光电接收灵敏度和响应时间要求不高的场合，因此传统的运算放大电路使用运算放大器，体积较大成本更高。

发明内容

本发明涉及一种光电探测器的前置放大电路。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种光电探测器的前置放大电路，包括高压发生电路以及前置放大器，负高压发生电路为前置放大器提供高压，驱动雪崩型光电二极管工作；

负高压发生电路包括MOS管驱动芯片、第一电阻、第二电容、第一电容、第一滑动变阻器、开关MOS管芯片、第一电感、第五电阻、第一二极管、第三电容、第三电阻、第四电容，第四电阻、第五电容；其中，MOS管驱动芯片的两个电源管脚相连后与外部电压源连接；MOS管驱动芯片的信号输入端管脚接10KHz脉冲驱动信号，同时与第一电阻的第二端连接，第一电阻的第一端接外部电压源；MOS管驱动芯片的接地脚与地连接，MOS管驱动芯片的两个输出脚相连并接至滑动变阻器的滑动端，滑动变阻器的第一端接地，滑动变阻器第二端与开关MOS管芯片的栅极相连，开关MOS管芯片的漏极与第一电感的第一端和第一二极管的负极连接，开关MOS管芯片的源极接外部电压源；第一电感的第二端与第五电阻的第一端连接，第五电阻的第二端接地；第一二极管的正极接第三电容和第三电阻的第一端，其中第三电容的第二端接地，第三电阻的第二端接第四电阻的第一端和第四电容的第一端，第四电容的第二端接地；第四电阻的第二端与第五电容的第二端连接后作为高压源提供给前极放大电路，第五电容的第一端接地。

进一步，前置放大器包括雪崩光电二极管、第七电容、第六电容、第六电阻、第一三极管、第七电阻、第二三极管、第八电阻、第八电容；其中，雪崩光电二极管的负极接第七电容的第一端，同时接负高压；第七电容的第二端接地；雪崩光电二极管的正极接第七电阻的第一端和第一三极管的基极，第一三极管的集极接地，第一三极管的射极接第六电阻的第二端和第二三极管的基极，第六电阻的第一端接第六电容的第一端和输入电压源，第六电容的第二端接地；第二三极管的射极接输入电压源，第二三极管的集电极接第七电阻的第二端和接第八电阻的第一端以及接第八电容的第一端，第八电阻的第二端接地，第八电容的第二端作为前置放大器的输出。

进一步，MOS管驱动芯片通过接入10KHZ方波并产生开关信号控制开关MOS管芯片的通断，在开关MOS管芯片开启瞬间，电源电压给第一电感充电，通过第一二极管回路存储到输第三电容、第四电容以及第五电容中，当开关MOS管芯片断开以后，第一二极管反向截止使输出电容对负载进行放电；第三电阻、第四电阻、第三电容以及第四电容组成二阶RC滤波电路。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

(1)本发明电路选用MOS管驱动芯片代替多个离散器件对电流的放大作用，MOS管驱动芯片较小可以减少PCB布局的面积，输出高压噪声低，输出电压-200V到-50V之间可调，设置了预偏置电阻可保证无输入时MOS管芯片关断、保护电路；开关频率低(10KHZ)，高频噪声小，能降低电磁干扰(EMI)；

(2)前置放大电路引入了电压并联负反馈，保证了电路的稳定性，改善了噪声特性、输出特性以及温度特性等；

(3)使用三极管结构替代现有前置放大电路中常使用的双运放放大电路，其结构简单，体积小成本低，稳定性好；

(4).本电路结构简单，后级可以有更多连接方法，比如继续二级放大，或者加自增益电路，或者AD转换等。

附图说明

图1是本发明中负高压发生电路原理图；

图2是光接收机的前置放大电路原理图；

图3是前置放大器输出波形示意图；