時，構成反相比例放大。
[0014] 單片機（也可以配合外置ADC)完成AD采集和AGC門限電平比較，再用一組IO 口 控制數字電位器的阻值調整趨勢。
[0015] 數字電位器作為分壓電阻連接于信號地和反饋電阻Rf之間，其對電流電壓轉換增 益系數的貢獻相當于分母。
[0016] Rp馬和R f構成的前置放大電路的反饋T型網絡位于運放的反相輸入端和輸出之 間，完成光電二極管所產生電流的電壓轉換。
[0017] 光電二極管連接于信號地和運放反相輸入端之間，其產生電流主要流經T型網 絡。
[0018] 自動增益控制的前置放大電路實施了直流偏置補償和噪聲抑制，其特征是在該級 運放的同相輸入端和信號地之間并聯了電阻馬和電容C1，其中R3的阻值必須與Rf匹配，才 能獲得較好的直流偏置電壓補償效果。
[0019] 后級檢波電路采用有源二階低通濾波結構。R4、C2,R5、C3分別配合實現RC低通濾 波，R4、R5接在運放的反相端，R4、C2構成的RC濾波器串聯于前置放大輸出與本級運放的反 相輸入端之間，1?5、(： 3并聯于運放反相輸入端和輸出端之間。該電路能夠在完成前置放大之 后的高頻信號窄帶低通濾波、光強波動包絡提取的同時，實現包絡的反相比例放大。
[0020] 單片機在AGC過程中的作用：實施包絡和參考電壓范圍的比較、利用通用控制線 控制數字電位器。單片機將待穩定包絡的瞬時電壓值和參考電壓范圍做比較，當包絡瞬時 值小于參考最小值時，控制線減小數字電位器阻值、提高增益；當包絡瞬時值大于參考最大 值時，控制線增大數字電位器阻值、降低增益；當包絡瞬時值出于參考電壓范圍內時，控制 線保持原狀、增益不變。
[0021] 本實用新型的目的是用結構簡單、控制方便的電路完成光電探測器的自動增益控 制前置放大，在穩定輸出的同時，盡量減小輸出信號的帶限失真、降低偏置電壓、抑制系統 噪聲。所提出的電路方案由模擬數字電路混合構成，主要包括四個部分：預放補償電路、T 型反饋網絡、檢波電路和單片機模數轉換與控制電路。數字電位器作為T型反饋網絡的接 地電阻，起到了分壓作用，該電阻配合一個阻值較小的反饋電阻就能夠使前置放大電路獲 取非常大的增益和較寬的增益范圍。低噪聲運算放大器結合T型網絡和補償電阻構成AGC 前置放大。檢波電路考慮用運放構成二階有源窄帶低通濾波器來實現，高頻交流信號經過 檢波電路可以得到其包絡。該包絡經單片機AD采集之后與AGC門限電平作比較，再用單 片機的一組IO口控制數字電位器的阻值調整趨勢，大于門限、增大阻值、降低增益，小于門 限、減小阻值、提高增益，從而實現光電探測器的AGC前置放大。
[0022] 方案中幾個主要部分的功能和工作原理描述如下：
[0023] l)Rn馬和1^構成光電探測器前置放大電路的反饋T型網絡，用T型網絡代替傳 統的跨阻，能夠產生與跨阻等效的反饋阻抗，但是T型網絡中的各個電阻值要小很多。可以 從光電探測器產生的微弱電流信號開始分析該T型網絡前置放大的工作原理。T型網絡的 反饋通路從運放的反相端輸入了光電探測器的電流Ii，該電流會在心上產生一個電壓IiRf。 對于傳統跨阻放大器，IiRf就是電流轉電壓的放大輸出，但是T型網絡中的R:和R2構成的 分壓電路能夠進一步放大IiRf，使得前置放大輸出電壓為
【主權項】
1. 一種光電二極管用T型網絡自動增益控制前置放大電路，其特征在于，包括預放補 償電路、T型反饋網絡、檢波電路和單片機模數轉換與控制電路；所述預放補償電路包括電 阻R3以及并聯在R3兩端的電容C1;所述T型反饋網絡包括相互串聯的電阻RpR1以及連接 在RfA1之間的數字電位器R2，所述檢波電路包括運放U2、連接在運放U2反相輸入端的電阻 R4、連接在運放U2同相輸入端和反相輸入端之間的電容C2、連接在運放隊反向輸入端與輸 出端之間的電阻R5以及并聯在R5兩端的電容C3;運放U2的同向輸入端接地；單片機模數轉 換與控制電路包括單片機（1)以及與單片機（1)信號輸入端相連接的模數轉換器（2);模 數轉換器（2)的信號輸入端與運放U2的輸出端相連接；單片機（1)的信號輸出端與數字電 位器馬的控制端相連接，數字電位器R2的一端接地；數字電位器R2的另一端連接在電阻Rf 和R1之間；還包括一個運放Ui，運放U1的反向輸入端連接有電容Cd，電容Cd的另一端接地； 運放U1的同相輸入端與電阻R3相連接，電阻R3的另一端接地；運放Ui的輸出端通過電阻 R4與運放U2的反相輸入端相連接；電阻Rf不與數字電位器R2連接的一端與運放Ui的反相 輸入端相連接；電阻R1不與數字電位器R2連接的一端與運放U:的輸出端相連。
2. 如權利要求1所述的光電二極管用T型網絡自動增益控制前置放大電路，其特征在 于，電阻札、R3、R4、R5、Rf采用低溫飄電阻；電容CpC2、C3采用低溫飄電容。
【專利摘要】一種可以用于光電二極管微弱電流信號放大的基于T型網絡的自動增益控制電路，主要模塊包括：運算放大器、T型反饋網絡、數字電位器、低通濾波電路和單片機等。該電路能夠對光電二極管產生的較寬動態范圍內的電流信號進行放大，尤其對于微弱電流信號能進行無失真、高增益和低噪聲放大。本實用新型提出的基于T型網絡的自動增益控制電路具有適應輸入寬動態范圍、輸出穩定無失真、結構簡單和控制方便等特點，適合用于測量儀器設備的前置預放，典型應用就是可以作為各種光電二極管的低噪聲放大。
【IPC分類】H03F1-30, H03G3-20, H03F1-26
【公開號】CN204578469
【申請號】CN201520377173
【發明人】袁松
【申請人】山西中科華儀科技有限公司
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年6月3日