[发明专利]基于电流反馈式运放实现高频信号共模抑制的放大电路

说明书

技术领域

本发明涉及单光子探测器的高速模拟信号调理电路技术领域，特别涉及一种基于电流反馈式运放实现高频信号共模抑制的放大电路。

背景技术

在量子密钥分发系统(QKD)中，基于雪崩二极管的单光子探测器的暗计数率、后脉冲计数率以及死时间等参数均受限于雪崩信号调理电路的性能。由于在门控模式下，门控信号通过雪崩二极管结电容耦合到信号通路中，从而产生尖峰脉冲，其幅度是雪崩信号的几十倍；雪崩信号的调理电路在放大雪崩信号的同时，需要对尖峰脉冲进行抑制，以保证后端电路对足够小的雪崩信号的甄别。常使用的一种方法，是产生一个一致的尖峰脉冲信号，与雪崩二极管输出信号进行差分放大，将尖峰脉冲进行共模抑制，以获得雪崩信号。

尖峰脉冲和雪崩信号均为高频信号，在信号放大的同时，并消除共模信号，只采用射频放大器无法完成。需要设计共模抑制比高于40dB的差分放大电路。然而射频领域中进行先功率相减，再射频放大的方法，其增益的频率特性受到离散参数极大的影响，不能达到共模抑制的要求，而先进行射频放大再相减，由于共模信号对动态范围的限制，不能达到高差模增益的要求。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于电流反馈式运放实现高频信号共模抑制的放大电路，采用级联式的仪表放大电路以替代射频放大电路作为的单光子探测器的输出信号调理电路，可对雪崩信号进行大增益的放大，并消除作为共模信号的尖峰脉冲，达到实现雪崩信号高精度甄别的技术效果。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于电流反馈式运放实现高频信号共模抑制的放大电路，由n级仪表放大电路级联构成，其中，n≥1，所述每一级的仪表放大电路均由两个电流反馈式运算放大器组成，所述电流反馈式运算放大器的反向输入端与输出端连接有反馈电阻Rf，所述同一级仪表放大电路的两个电流反馈式运算放大器的反向输入端均通过增益电阻Rg以及电容Cg连接，第一级仪表放大电路包括电流反馈式运算放大器A1、电流反馈式运算放大器B1，所述电流反馈式运算放大器B1的同向输入端连接尖峰信号源，所述电流反馈式运算放大器A1的同向输入端连接尖峰信号源与雪崩信号源，所述最后一级仪表放大电路包括电流反馈式运算放大器An、电流反馈式运算放大器Bn，所述电流反馈式运算放大器An的输出端以及电流反馈式运算放大器Bn的输出端分别连接一射频变压器T的两输入端。

优选地，所述放大电路由三级仪表放大电路级联构成。

优选地，所述电流反馈式运算放大器采用OPA695、THS3202或THS4304。

与现有技术相比，本发明有以下有益效果：

本发明的基于电流反馈式运放实现高频信号共模抑制的放大电路，解决了采用射频放大器无法完成对共模信号的消除，以及采用共模抑制比高于40dB的差分放大电路，其增益的频率特性受到离散参数极大的影响，不能达到共模抑制的要求的缺陷，本发明采用仪表放大电路结构实现高频信号的差模放大，相较射频放大，具有共模抑制比高的特点；采用电流反馈式运算放大器作为仪表放大电路结中的组成元件，相较电压反馈式运算放大器，其高带宽特性满足了高频信号处理的要求，同时，采用级联增益的方式解决了由于电流反馈式增益有限的问题，采用电流反馈式运算放大器对高频信号进行放大，其频率特性稳定，带宽只取决于反馈电阻，另外，本发明采用先差模放大再将共模信号减掉的方法有效抑制共模信号和噪声，在消除作为共模信号的尖峰脉冲的同时，也达到了实现雪崩信号高精度甄别的目的。

附图说明

图1为本发明基于电流反馈式运放实现高频信号共模抑制的放大电路的电路图。

图中：仪表放大电路100，电流反馈式运算放大器110。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明进行清楚、完整地描述。