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實用高性能光傳感器放大電路的設計研究無源

2019-11-09 00:05:51来源:励志吧0次阅读

实用高性能光传感器放大电路的设计研究 - 无源器件/分立半导体 - 电子工程

为减少自然光、照明光和其他干扰光的影响,需对反相器电路产生的脉冲输出进行脉冲调制,反相器中的GA和GB构成振荡电路,如果反相器GA和GB的门限电平为1/2Ucc(Ucc为MC14069电源电压),则电路的振荡频率f,由电容C1和电位器Rp 的值决定,即f=1/(2.2Rc)其中,R为Rp的阻值,C为C1 的电容值

电路中R3是保护GA的输入电阻,为了在更换成其他类元件时频率与占空比不改变,R3的值要足够大于Rp的值若采用两个二级管VD1和VD2及Rp2和Rp3替代Rp,就可以分别调整C1的放电时间,调整Rp2与Rp3可以调整频率与占空比反相器Gc用于激励晶体管VT1,减少对振荡电路的影响,GD也是同样的目的,晶体管VT1用于驱动LED,电阻R1是LED的限流电阻,同时也起到去耦作用

2.2 低噪声前置放大电路

研究表明,对光传感器前置放大电路的具体要求是:低噪声、高增益、低输出阻抗、足够的信号带宽和负载能力、良好的线性和抗干扰能力、结构紧凑、靠近光电敏感器件并具有良好的接地和屏蔽

低噪声前置放大器通常设置在光传感器与光电敏感器件的输出端和主放大器之间,它的任务是放大光电敏感器件所输出的微弱信号,并匹配后续调整电路与光电敏感器件之间的阻抗

设计前置放大器电路:

(1)首先要考虑的几个问题是:应满足放大电路的高信噪比和信号源阻抗与放大器之间的噪声匹配(信号源阻抗等于最佳源阻抗);要考虑电路组态、形式等,以满足增益、频响、输入/输出阻抗等方面的要求;要采取一定的方法来减少噪声,采取屏蔽以及接地措施来避免信号干扰

(2)为了满足低噪声放大器对噪声匹配的要求,应选择合适的放大器件,也就是源电阻试验表明,源电阻在100 Q~ 1 MQ 之间选用晶体管,源电阻在1 ka~1 MQ之间可选用运放,源电阻在1 kQ~1 GQ之间多采用结型场效应管,源电阻超过1 MQ也可选用MOSFET一般红外光电管的输出电阻为20 kQ,因此,选用晶体管、运算放大器、结构场效应管均可相比较而言,运算放大器特别是CMOS型集成运放具有输入阻抗高、失调电压和温度漂移较小、共模抑制比高、动态范围较宽、对温度变化和电源变化及其他外界干扰具有较强的抑制能力,因此适用放大微弱信号,同时采用运算放大器也可使电路设计简化,组装调试方便,功耗低,体积小,可靠性增加

(3)为了获得低噪声特性,放大电路中的其他器件也要考虑低噪声这里,电阻可选用金属膜电阻,电容可选用钽电容或瓷介电容,而信号输入线则采用尽可能短的镀银屏蔽电缆,电路板使用漏电流小的高绝缘电路板

3 一种实用的高性能光传感器放大电路

图2所示是一种基于运算放大器设计的三级级联光传感器放大电路设计中要注意,对独立设置的单级运算放大器其增益取决于反馈电阻Rf和输入电阻Ri的比值,反相放大器的输入阻抗等于Ri,而外接电容c是补偿电容,目的是防止自激联合设计时每级放大电路各有侧重这里,前置放大电路的放大器件采用低噪声双极型运算放大器NE5534A,并设计为负反馈放大电路,其特点是电容耦合反相放大,但增益固定不变

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