[实用新型]一种基于雪崩二极管的微弱光信号探测与处理电路

说明书

本实用新型涉及一种基于雪崩二极管的微弱光信号探测与处理电路，包括电源电路、雪崩二极管偏置电压调理电路、光电转换电路、信号放大电路以及滤波电路；电源电路对外部输入电压进行转换输出至各电路中进行供电，雪崩二极管偏置电压调理电路将电源电压调理得到雪崩二极管正常工作所需的偏置电压，并输出至光电转换电路，光电转换电路将微弱光信号转换为电流信号输出至信号放大电路，信号放大电路将电流信号转换为电压信号并放大，输出至滤波电路，滤波电路对电压信号进行降噪得到滤波后电压信号。本实用新型可提高微弱光信号的探测效率，拓宽光电信号的检测范围，有效降低噪声干扰，提升微弱光电信号检测的信噪比。

技术领域

本实用新型属于微弱光电信号检测技术领域，具体涉及一种基于雪崩二极管的微弱光信号探测与处理电路。

背景技术

微弱光电信号检测技术是利用光子探测器将微弱光信号转换为电信号并进行检测的技术，被广泛应用于环境监测、航空航天、生物医学等高科技领域，关乎国家发展和人民健康。因此，实现微弱光信号的探测与精确测量便显得尤为重要。

目前，微弱光电信号检测技术中使用最多的光子探测器要属光电倍增管和雪崩二极管，其中光电倍增管存在体积大、价格昂贵、抗磁场干扰能力差的缺点，拥有体积小、低成本、探测效率高的雪崩二极管越来越受到人们青睐，但雪崩二极管工作时需要较高的偏置电压和较小的电流，使得雪崩二极管的偏置电压调节十分困难。此外，光电流信号量级低、抗干扰能力差，很容易被噪声干扰所淹没，信噪比极低，实现精确检测十分困难。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于雪崩二极管的微弱光信号探测与处理电路，本实用新型可提高微弱光信号的探测效率，拓宽光电信号的检测范围，有效降低噪声干扰，提升微弱光电信号检测的信噪比，实现微弱光电信号的精确测量。

本实用新型所采用的技术方案是：

1.一种基于雪崩二极管的微弱光信号探测与处理电路，其特征在于：包括电源电路、雪崩二极管偏置电压调理电路、光电转换电路、信号放大电路以及滤波电路；电源电路对外部输入电压进行转换输出至各电路中进行供电，雪崩二极管偏置电压调理电路将电源电压升压得到雪崩二极管正常工作所需的偏置电压，并将其输出至光电转换电路，光电转换电路将微弱光信号转换为电流信号输出至信号放大电路，信号放大电路将电流信号转换为电压信号并放大，输出至滤波电路，滤波电路对电压信号进行降噪得到滤波后电压信号。

2.所述的电源电路包括肖特基二极管D1、瞬态抑制二极管D2、发光二极管D3、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一电感L1、DC-DC电源模块P2；肖特基二极管D1选用的型号是SS14，用于避供电源反接，瞬态抑制二极管D2选用的型号是RSB16VATR，用于避免电压过大导致电路器件的损坏，DC-DC电源模块P2选用的型号是B1212S-1WR2，用于调制满足电路中运算放大器工作的电压值，第四电阻R4和第五电阻R5的阻值选取0欧姆，用于隔离模拟地与数字地。

3.所述的雪崩二极管偏置电压调理电路包括第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第十一电容C11、第十二电容C12、第十三电容C13、第十四电容C14、第十五电容C15、第十六电容C16、第十七电容C17、第十八电容C18、第十九电容C19、第二十电容C20、第二十一电容C21、肖特基二极管D4～D10以及开关电源芯片U1；开关电源芯片U1选用的型号是TPS55340，用于对电源电压进行升压，第九电阻R9为滑动变阻器，调节第九电阻R9的阻值，可得到满足雪崩二极管处于雪崩状态的偏置电压，肖特基二极管D4～D10选用的型号是IN4148，结合第十一电容C11、第十二电容C12、第十三电容C13、第十四电容C14、第十五电容C15、第十六电容C16稳定偏置电压。