本實用新型涉及微光信號轉(zhuǎn)換電路技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微光信號光電轉(zhuǎn)換電路。

背景技術(shù)：

近年來，隨著微光技術(shù)及生物芯片技術(shù)的高速發(fā)展，各類的傳感器、光電器件應運而生，廣泛應用于工業(yè)，農(nóng)業(yè)，軍事等各大領(lǐng)域。然而技術(shù)水平的不斷提高就要求研究設(shè)備對微光信號的響應程度的大幅提高。微光信號檢測是發(fā)展高新技術(shù)、科學研究的重要手段，微光信號檢測精度的高低往往會對產(chǎn)品的性能等起到?jīng)Q定性的作用?，F(xiàn)有技術(shù)中的微光信號光電轉(zhuǎn)換電路由于結(jié)構(gòu)缺陷在使用中易存在信號失真及信號震蕩的技術(shù)缺陷，轉(zhuǎn)換后的電信號通常會攜帶較多的信號噪聲，這些信號噪聲對下游檢測裝置的檢測結(jié)果會帶來嚴重影響。進一步的，在微光信號檢測系統(tǒng)中，通常光電轉(zhuǎn)換器件接收到的光信號都十分的微弱，轉(zhuǎn)換后的電信號也非常的小(nA量級)。因此，放大器噪聲，背景噪聲，電路噪聲，外界電磁干擾等都會對檢測系統(tǒng)的精度產(chǎn)生極大的影響。此外，現(xiàn)有技術(shù)中的微光信號光電轉(zhuǎn)換電路的帶寬通常比較低，不能同時應用在各種高頻電路場合，進而通用性較弱。

因此研發(fā)一款微光信號光電轉(zhuǎn)換電路以克服上述至少一種缺陷成為一種必需。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種微光信號光電轉(zhuǎn)換電路，具有轉(zhuǎn)換后信號噪聲小、帶寬寬、能有效抑制電路反射的優(yōu)點。

本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種微光信號光電轉(zhuǎn)換電路，包括：電流轉(zhuǎn)換電壓及濾波模塊和濾波放大模塊；所述電流轉(zhuǎn)換電壓及濾波模塊和所述濾波放大模塊串聯(lián)連接。

在優(yōu)選的實施方案中，所述電流轉(zhuǎn)換電壓及濾波模塊包括：第一電阻R1、第二電阻R21、第三電阻R4、第四電阻R22、第五電阻R24、二極管D1、第一電容C21、第二電容C24、第三電容C25、第四電容C23和第一運算放大器U1；其中，直流電源DC通過所述第二電阻R21與所述二極管D1的負極連接，所述二極管D1的正極與所述第一運算放大器U1的正相輸入端連接；所述所述二極管D1的負極通過所述第一電容C21接地；所述二極管D1的正極與所述第一電阻R1串聯(lián)后接地；所述第一運算放大器U1的負相輸入端與所述第三電阻R4串聯(lián)后接地；所述第一運算放大器U1的負相輸入端和輸出端之間并聯(lián)連接有第三電容C25和第四電阻R22；所述第一運算放大器U1的運放正電源V+分別與電路正電源電壓VCC連接，及與所述第四電容C23連接后接地；所述第一運算放大器U1的運放負電源V-分別與電路負電源電壓-VCC連接，及與所述第二電容C24 連接后接地；所述第一運算放大器U1的輸出端通過第五電阻R24與所述濾波放大模塊連接。

在優(yōu)選的實施方案中，所述濾波放大模塊包括：第二運算放大器U2、第六電阻R2、第七電阻R3、第八電阻R01、第九電阻R5、第六電容C1、第七電容 C2和第八電容C3；其中，所述第二運算放大器U2的正相輸入端與所述電流轉(zhuǎn)換電壓及濾波模塊連接；所述第二運算放大器U2的正相輸入端與所述第六電阻 R2串聯(lián)后接地；所述第二運算放大器U2的負相輸入端和輸出端之間分別并聯(lián)連接有第七電阻R3和第六電容C1；所述第二運算放大器U2的運放正電源V+ 分別與電路正電源電壓VCC連接，及與所述第七電容C2連接后接地；所述第二運算放大器U2的運放負電源V-分別與電路負電源電壓-VCC連接，及與所述第八電容C3連接后接地；所述第二運算放大器U2的輸出端依次串聯(lián)連接所述第八電阻R01和第九電阻R5后接地。

在優(yōu)選的實施方案中，所述電流轉(zhuǎn)換電壓及濾波模塊包括：第一電阻R1、第二電阻R21、第四電阻R22、第五電阻R24、二極管D1、第二電容C24、第三電容C25、第四電容C23和第一運算放大器U1；其中，所述第一運算放大器U1 的正相輸入端與所述第一電阻R1串聯(lián)后接地；所述第一運算放大器U1的負相輸入端與所述二極管D1的正極連接，所述二極管D1的負極與所述第二電阻R21 串聯(lián)連接后與直流電源DC連接；所述第一運算放大器U1的負相輸入端與輸出端之間并聯(lián)有所述第三電容C25和第四電阻R22；所述第一運算放大器U1的運放正電源V+分別與電路正電源電壓VCC連接，及與所述第四電容C23連接后接地；所述第一運算放大器U1的運放負電源V-分別與電路負電源電壓-VCC連接，及與所述第二電容C24連接后接地；所述第一運算放大器U1的輸出端通過所述第五電阻R24與所述濾波放大模塊連接。

在優(yōu)選的實施方案中，所述濾波放大模塊包括：第二運算放大器U2、第六電阻R2、第七電阻R3、第八電阻R01、第九電阻R5、第十電阻R16、第七電容 C2和第八電容C3；其中，所述第二運算放大器U2的正相輸入端與所述電流轉(zhuǎn)換電壓及濾波模塊連接；所述第二運算放大器U2的正相輸入端與所述第六電阻 R2串聯(lián)后接地；所述第二運算放大器U2的負相輸入端串聯(lián)連接所述第十電阻R16后接地；所述第二運算放大器U2的負相輸入端和輸出端之間并聯(lián)連接有所述第七電阻R3；所述第二運算放大器U2的運放正電源V+分別與電路正電源電壓VCC連接，及與所述第七電容C2連接后接地；所述第二運算放大器U2的運放負電源V-分別與電路負電源電壓-VCC連接，及與所述第八電容C3連接后接地；所述第二運算放大器U2的輸出端依次串聯(lián)連接所述第八電阻R01和第九電阻R5后接地。

在優(yōu)選的實施方案中，所述電流轉(zhuǎn)換電壓及濾波模塊還包括：第一電容C21、第五電容C024、第九電容C22、第十電容C023和第十一電容C26；所述二極管 D1的負極連接所述第一電容C21后接地；所述第二電容C24的兩端與所述第五電容C024并聯(lián)連接；所述第一運算放大器U1的負相輸入端與輸出端之間連接有所述第三電容C25；所述第一運算放大器U1的負相輸入端與所述第五電阻R24 連接所述濾波放大模塊的一端分別并聯(lián)連接有所述第四電阻R22和第九電容 C22；所述第五電阻R24連接所述濾波放大模塊的一端連接所述第十一電容C26 后接地；所述第四電容C23兩端并聯(lián)連接有所述第十電容C023。

在優(yōu)選的實施方案中，所述濾波放大模塊還包括：第六電容C1、第十二電容C00、第十三電容C03、第十四電容C02和第十一電阻R00；其中，所述第二運算放大器U2的正相輸入端串聯(lián)連接所述第十一電阻R00后與所述電流轉(zhuǎn)換電壓及濾波模塊連接；所述第六電阻R2的兩端并聯(lián)連接有所述第十二電容C00；所述第七電阻R3的兩端并聯(lián)連接有所述第六電容C1；所述第七電容C2的兩端并聯(lián)連接有所述第十四電容C02。

本實用新型的有益效果為：本實用新型通過提供一種微光信號光電轉(zhuǎn)換電路，能夠把微弱的光電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，并能很好的濾波降低噪聲；進一步的，本實用新型通過在上述電路中加入阻抗匹配，有效的解決了電路反射的技術(shù)問題；此外，采用上述微光信號光電轉(zhuǎn)換電路后，其放大電路可以具備 200M的帶寬，能夠應用在各種高頻電路場合。

附圖說明

下面根據(jù)附圖對本實用新型作進一步詳細說明。

圖1是本實用新型實施例1中微光信號光電轉(zhuǎn)換電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型實施例1中電流轉(zhuǎn)換電壓及濾波模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實用新型實施例1中濾波放大模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3a是本實用新型實施例1中微光信號光電轉(zhuǎn)換電路在示波器上顯示的濾噪效果圖；

圖4為本實用新型實施例2中電流轉(zhuǎn)換電壓及濾波模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實用新型實施例2中濾波放大模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5a為本實用新型實施例2中微光信號光電轉(zhuǎn)換電路在示波器上顯示的濾噪效果圖；

圖6為本實用新型實施例3中電流轉(zhuǎn)換電壓及濾波模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本實用新型實施例3中濾波放大模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7a為本實用新型實施例3中微光信號光電轉(zhuǎn)換電路在示波器上顯示的濾噪效果圖。

圖中：

DC、直流電源；R1、第一電阻；R21、第二電阻；R4、第三電阻；R22、第四電阻；R24、第五電阻；R2、第六電阻；R3、第七電阻；R01、第八電阻；R5、第九電阻；R16、第十電阻；R00、第十一電阻；D1、二極管；C21、第一電容； C24、第二電容；C25、第三電容；C23、第四電容；C024、第五電容；C1、第六電容；C2、第七電容；C3、第八電容；C22、第九電容；C023、第十電容；C26、第十一電容；C00、第十二電容；C03、第十三電容；C02、第十四電容；U1、第一運算放大器；U2、第二運算放大器。

具體實施方式

需要說明的是，本實用新型下述實施例的實驗測試結(jié)果均由安捷倫科技有限公司(Agilent Technologies)生產(chǎn)的同一示波器測量后得出。

實施例1：

不失一般性，如圖1所示，本實施例中提供一種微光信號光電轉(zhuǎn)換電路，包括：電流轉(zhuǎn)換電壓及濾波模塊100和濾波放大模塊200；所述電流轉(zhuǎn)換電壓及濾波模塊100和所述濾波放大模塊200串聯(lián)連接。本實施例通過將電流轉(zhuǎn)換電壓及濾波模塊100和濾波放大模塊200組合在一起有效的解決了把微弱光電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，并能進一步大幅濾除信號噪聲的技術(shù)問題。

進一步的，如圖2所示，在本實施例的一個優(yōu)選技術(shù)方案中，所述電流轉(zhuǎn)換電壓及濾波模塊包括：第一電阻R1、第二電阻R21、第三電阻R4、第四電阻 R22、第五電阻R24、二極管D1、第一電容C21、第二電容C24、第三電容C25、第四電容C23和第一運算放大器U1；其中，直流電源DC通過所述第二電阻R21 與所述二極管D1的負極連接，所述二極管D1的正極與所述第一運算放大器U1 的正相輸入端連接；所述所述二極管D1的負極通過所述第一電容C21接地；所述二極管D1的正極與所述第一電阻R1串聯(lián)后接地；所述第一運算放大器U1的負相輸入端與所述第三電阻R4串聯(lián)后接地；所述第一運算放大器U1的負相輸入端和輸出端之間并聯(lián)連接有第三電容C25和第四電阻R22；所述第一運算放大器U1的運放正電源V+分別與電路正電源電壓VCC連接，及與所述第四電容 C23連接后接地；所述第一運算放大器U1的運放負電源V-分別與電路負電源電壓-VCC連接，及與所述第二電容C24連接后接地；所述第一運算放大器U1的輸出端通過第五電阻R24與所述濾波放大模塊連接。

優(yōu)選的，在本實施例的一個優(yōu)選技術(shù)方案中，在上述電流轉(zhuǎn)換電壓及濾波模塊中，直流電源DC的供電電壓可選擇為36～45V，本實施例中將直流電源DC 的供電電壓選擇為40V；第一電阻R1的大小為5.1KΩ、第二電阻R21的大小為 150KΩ、第三電阻R4的大小為50Ω、第四電阻R22的大小為510Ω、第五電阻 R24的大小為300Ω、第一電容C21的大小為10uF、第二電容C24的大小為0.1uF、第三電容C25的大小為0.75pF、第四電容C23的大小為0.1uF。

進一步的，如圖3所示，在本實施例的一個優(yōu)選技術(shù)方案中，所述濾波放大模塊包括：第二運算放大器U2、第六電阻R2、第七電阻R3、第八電阻R01、第九電阻R5、第六電容C1、第七電容C2和第八電容C3；其中，所述第二運算放大器U2的正相輸入端與所述電流轉(zhuǎn)換電壓及濾波模塊連接；所述第二運算放大器U2的正相輸入端與所述第六電阻R2串聯(lián)后接地；所述第二運算放大器U2 的負相輸入端和輸出端之間分別并聯(lián)連接有第七電阻R3和第六電容C1；所述第二運算放大器U2的運放正電源V+分別與電路正電源電壓VCC連接，及與所述第七電容C2連接后接地；所述第二運算放大器U2的運放負電源V-分別與電路負電源電壓-VCC連接，及與所述第八電容C3連接后接地；所述第二運算放大器U2的輸出端依次串聯(lián)連接所述第八電阻R01和第九電阻R5后接地。

優(yōu)選的，在本實施例的一個優(yōu)選技術(shù)方案中，在上述濾波放大模塊中，第六電阻R2的大小為50Ω、第七電阻R3的大小為510Ω、第八電阻R01的大小為50Ω、第九電阻R5的大小為50Ω、第六電容C1的大小為0.6pF、第七電容 C2的大小為0.1uF和第八電容C3的大小為0.1uF。

圖3a所示，在本實施例的一個優(yōu)選技術(shù)方案中，在微光信號光電轉(zhuǎn)換電路中采用圖2所示的電流轉(zhuǎn)換電壓及濾波模塊及圖3所示的濾波放大模塊后，在帶寬200M的前提下，用示波器測量后得到的噪聲數(shù)據(jù)為700mv，存在著一定的信噪比。本方案中通過電阻把電流轉(zhuǎn)換成電壓，再進行放大，此電路適合應用在信號比較大的電路中，但不適用于PA級別的微弱信號電路，若將上述電路應用在PA級別的微弱信號電路中，易造成信號在轉(zhuǎn)換放大過程中失真及信號震蕩，進而導致放大電路信號不完整。

本實用新型通過提供一種微光信號光電轉(zhuǎn)換電路，能夠把微弱的光電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，并能很好的濾波降低噪聲；進一步的，本實用新型通過在上述電路中加入阻抗匹配，有效的解決了電路反射的技術(shù)問題；此外，采用上述微光信號光電轉(zhuǎn)換電路后，其放大電路可以具備200M的帶寬，能夠應用在各種高頻電路場合。

實施例2：

如圖4所示，本實施例在實施例1的基礎(chǔ)上，所述電流轉(zhuǎn)換電壓及濾波模塊包括：第一電阻R1、第二電阻R21、第四電阻R22、第五電阻R24、二極管 D1、第二電容C24、第三電容C25、第四電容C23和第一運算放大器U1；其中，所述第一運算放大器U1的正相輸入端與所述第一電阻R1串聯(lián)后接地；所述第一運算放大器U1的負相輸入端與所述二極管D1的正極連接，所述二極管D1的負極與所述第二電阻R21串聯(lián)連接后與直流電源DC連接；所述第一運算放大器 U1的負相輸入端與輸出端之間分別并聯(lián)有所述第三電容C25和第四電阻R22；所述第一運算放大器U1的運放正電源V+分別與電路正電源電壓VCC連接，及與所述第四電容C23連接后接地；所述第一運算放大器U1的運放負電源V-分別與電路負電源電壓-VCC連接，及與所述第二電容C24連接后接地；所述第一運算放大器U1的輸出端通過所述第五電阻R24與所述濾波放大模塊連接。

優(yōu)選的，在本實施例的一個優(yōu)選技術(shù)方案中，在上述電流轉(zhuǎn)換電壓及濾波模塊中，第一電阻R1的大小為50Ω、第二電阻R21的大小為150KΩ、第四電阻R22的大小為51Ω、第五電阻R24的大小為50Ω、第二電容C24的大小為 0.1uF、第三電容C25的大小為30pF、第四電容C23的大小為0.1uF。

進一步的，如圖5所示，在本實施例的一個優(yōu)選技術(shù)方案中，所述濾波放大模塊包括：第二運算放大器U2、第六電阻R2、第七電阻R3、第八電阻R01、第九電阻R5、第十電阻R16、第七電容C2和第八電容C3；其中，所述第二運算放大器U2的正相輸入端與所述電流轉(zhuǎn)換電壓及濾波模塊連接；所述第二運算放大器U2的正相輸入端與所述第六電阻R2串聯(lián)后接地；所述第二運算放大器 U2的負相輸入端串聯(lián)連接所述第十電阻R16后接地；所述第二運算放大器U2 的負相輸入端和輸出端之間并聯(lián)連接有所述第七電阻R3；所述第二運算放大器 U2的運放正電源V+分別與電路正電源電壓VCC連接，及與所述第七電容C2連接后接地；所述第二運算放大器U2的運放負電源V-分別與電路負電源電壓-VCC 連接，及與所述第八電容C3連接后接地；所述第二運算放大器U2的輸出端依次串聯(lián)連接所述第八電阻R01和第九電阻R5后接地。

優(yōu)選的，在本實施例的一個優(yōu)選技術(shù)方案中，在上述濾波放大模塊中，第六電阻R2的大小為50Ω、第七電阻R3的大小為510Ω、第八電阻R01的大小為50Ω、第九電阻R5的大小為50Ω、第十電阻R16的大小為50Ω、第七電容 C2的大小為0.1uF和第八電容C3的大小為0.1uF。

圖5a所示，在本實施例的一個優(yōu)選技術(shù)方案中，在微光信號光電轉(zhuǎn)換電路中采用圖4所示的電流轉(zhuǎn)換電壓及濾波模塊及圖5所示的濾波放大模塊后，在帶寬200M的前提下，用示波器測量后得到的噪聲數(shù)據(jù)為400mv，存在著一定的信噪比。通過改進實施例1中的電路結(jié)構(gòu)，采用基極電流比較小的芯片，對微弱信號能夠及時響應，改進后的微光信號光電轉(zhuǎn)換電路已克服信號失真及信號震蕩的技術(shù)缺陷，并能大幅降低信號噪聲。

實施例3：

如圖6所示，本實施例3在實施例2的基礎(chǔ)上，所述電流轉(zhuǎn)換電壓及濾波模塊還包括：第一電容C21、第五電容C024、第九電容C22、第十電容C023和第十一電容C26；所述二極管D1的負極連接所述第一電容C21后接地；所述第二電容C24的兩端與所述第五電容C024并聯(lián)連接；所述第一運算放大器U1的負相輸入端與輸出端之間連接有所述第三電容C25；所述第一運算放大器U1的負相輸入端與所述第五電阻R24連接所述濾波放大模塊的一端之間并聯(lián)連接有所述第四電阻R22和第九電容C22；所述第五電阻R24連接所述濾波放大模塊的一端連接所述第十一電容C26后接地；所述第四電容C23兩端并聯(lián)連接有所述第十電容C023。本實施例中第十一電容C26的設(shè)置能夠有效的濾除高頻雜波，為下一步濾波放大操作提供了有力的結(jié)構(gòu)支持。

優(yōu)選的，在本實施例的一個優(yōu)選技術(shù)方案中，在上述電流轉(zhuǎn)換電壓及濾波模塊中，第一電容C21的大小為0.1uF、第五電容C024的大小為10uF、第九電容C22的大小為0.25pF、第十電容C023的大小為10uF、第十一電容C26的大小為0.5pF、第三電容C25的大小為0.35pF以及第五電阻R24的大小為220Ω。

進一步的，如圖7所示，在本實施例的一個優(yōu)選技術(shù)方案中，所述濾波放大模塊還包括：第六電容C1、第十二電容C00、第十三電容C03、第十四電容 C02和第十一電阻R00；其中，所述第二運算放大器U2的正相輸入端串聯(lián)連接所述第十一電阻R00后與所述電流轉(zhuǎn)換電壓及濾波模塊連接；所述第六電阻R2 的兩端并聯(lián)連接有所述第十二電容C00；所述第七電阻R3的兩端并聯(lián)連接有所述第六電容C1；所述第七電容C2的兩端并聯(lián)連接有所述第十四電容C02。

優(yōu)選的，在本實施例的一個優(yōu)選技術(shù)方案中，在上述濾波放大模塊中，第十一電阻R00的大小為50Ω、第六電容C1的大小為0.6pF、第十二電容C00的大小為10pF、第十三電容C03的大小為10uF，以及第十四電容C02的大小為 10uF。

圖7a所示，在本實施例的一個優(yōu)選技術(shù)方案中，在微光信號光電轉(zhuǎn)換電路中采用圖6所示的電流轉(zhuǎn)換電壓及濾波模塊及圖7所示的濾波放大模塊后，用示波器測量后得到的噪聲數(shù)據(jù)為140mv。本實施方案在實施例2的基礎(chǔ)上進一步改進電路結(jié)構(gòu)，在帶寬200M不變的情況下，增加了濾波功能，采用橋式電路穩(wěn)定了輸出信號，進而達到了更進一步降低信號噪聲的技術(shù)效果。

本實用新型不局限于上述最佳實施方式，任何人在本實用新型的啟示下都可得出其他各種形式的產(chǎn)品，但不論在其形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的技術(shù)方案，均落在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。