專利名稱：激光接收器用脈沖放大處理器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種脈沖放大處理器，尤指一種對微小電壓信號進行放大、處理后產生均等寬度的TTL脈沖信號的激光接收器用脈沖放大處理器。

背景技術：
目前，由大到小的信號處理方案一般采用較復雜的中頻放大器和運算放大器8FZ30對信號放大、再由高精度電壓比較器LM361進行比較，最后由單穩(wěn)態(tài)多諧震蕩器進行脈寬處理，之前還有自動增益控制線路，降噪線路等，其線路結構復雜，信號檢測只能檢測到大于10mV的信號，在實際用于小信號處理時，只能檢測到大于20mV的信號，且體積龐大，占用面積200mm2，且采用普通PCB板設計，使用封裝好的成品電路制作，成本較高，不利于推廣和使用。


發(fā)明內容
為克服現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明提供一種信號檢測值小，體積也小，且成本大幅下降的激光接收器用脈沖放大處理器。
為此，采用如下技術方案一種激光接收器用脈沖放大處理器，包括信號處理模塊、TTL控制信號模塊和電源供電模塊，所述信號處理模塊包括一級放大器、二級放大器、功率放大器、整形電路、AGC自動增益控制線路及高壓驅動電路；其信號傳遞激光探測器輸出的脈沖信號進入一級放大器的同時，啟動TTL信號控制模塊和AGC自動增益控制線路，將所述脈沖信號的小信號放大，大信號被抑制后，再進入二級放大器，該放大倍數(shù)確定為2倍；之后進入功率放大器，增強功率后，進入整形電路，輸出固定脈寬的負脈沖信號，該負脈沖信號可以通過計算機識別和采集，同時進入高壓驅動電路，用來驅動激光探測器的高壓源； 所述電源供電模塊的供電信號是輸入的±12V電源，經(jīng)過電源濾波電路后，通過電容C7、C8的旁路濾波后+12V為AGC自動增益控制線路供電，+12V電源再通過微阻抗R1，需要再一次電容C1、C2的旁路，為一級放大器供電，再通過微阻抗R2和電容C3、C4旁路為二級放大器供電，再通過微阻抗R3和C5、C6旁路為功率放大器供電；輸入的+12V進入電源變換電路的穩(wěn)壓源W1、W2、W3，穩(wěn)到6V和5V，6V輸出將為激光探測器供電，5V為整形電路和高壓驅動電路供電；-12V穩(wěn)壓到-6V后輸出為激光探測器供電，所有穩(wěn)壓后的電源都需要電容C9、C10、C11、C12、C13、C14的旁路。
本發(fā)明可以將信號幅度為1mV～5000mV，脈寬小于100ns的脈沖信號轉換為脈沖寬度固定為140ns的TTL信號，同時不會產生噪聲，且使信號檢測值縮小到10mV，體積降至15mm2，生產成本可降低10倍；由于本發(fā)明采用混合集成電路制造技術設計，元器件采用裸芯，電阻元件采用厚膜電阻，硅鋁絲壓焊，結構簡單、可靠性高，使用方便、易于推廣。



圖1是本發(fā)明的電路原理框圖； 圖2是本發(fā)明中頻放大器L1590的電路圖； 圖3是本發(fā)明一級放大器的電路圖； 圖4是本發(fā)明整形電路的電路圖； 圖5是本發(fā)明電源供電模塊的電路圖； 圖6是本發(fā)明各個信號的波形圖。

具體實施例方式 下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。
參照圖1，一種激光接收器用脈沖放大處理器，包括信號處理模塊、TTL控制信號模塊和電源供電模塊，所述信號處理模塊包括一級放大器2、二級放大器3、功率放大器4、整形電路5、AGC自動增益控制線路7及高壓驅動電路8；其信號傳遞激光探測器輸出的脈沖信號1進入一級放大器2的同時，啟動TTL信號控制模塊13和AGC自動增益控制線路7，將所述脈沖信號1的小信號放大，大信號被抑制后，再進入二級放大器3，該放大倍數(shù)確定為2倍；之后進入功率放大器4，增強功率后，進入整形電路5，輸出固定脈寬的負脈沖信號6，該負脈沖信號6可以通過計算機識別和采集，同時進入高壓驅動電路8，用來驅動激光探測器的高壓源； 參照圖5，所述電源供電模塊的供電信號是輸入的±12V電源12，經(jīng)過電源濾波電路9后，通過電容C7、C8的旁路濾波后+12V為AGC自動增益控制線路7供電，+12V電源再通過微阻抗R1，需要再一次電容C1、C2的旁路，為一級放大器2供電，再通過微阻抗R2和電容C3、C4旁路為二級放大器3供電，再通過微阻抗R3和C5、C6旁路為功率放大器4供電；輸入的+12V進入電源變換電路10的穩(wěn)壓源W1、W2、W3，穩(wěn)到6V和5V，6V輸出將為激光探測器供電，5V為整形電路5和高壓驅動電路8供電；-12V穩(wěn)壓到-6V后輸出為激光探測器供電，所有穩(wěn)壓后的電源都需要電容C9、C10、C11、C12、C13、C14的旁路。
參照圖2、圖3，所述一級放大器2是一款具有AGC自動增益控制的中頻放大器，其由中頻放大器L1590和電容C6、上拉電阻R10、濾波后的供電電源構成；所述脈沖信號1輸入后，通過電容C6的耦合后進入中頻放大器L1590；L1590是一款具有AGC自動增益控制的中頻放大器，用于脈沖信號的放大和處理，芯片采用特殊的雙極性硅工藝手段制作，工作頻率提高到120MHZ，該中頻放大器L1590的1腳和3腳為差分輸入結構，三極管Q1和Q2為輸入線性放大功能，其集電極電壓，可以由中頻放大器L1590的2腳、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9常規(guī)連接形成的射極輸出器確定，該集電極電壓同時也是輸出三極管Q13、Q14、Q15、Q16的工作點，通過它的電壓高低可以確定增益的大??；中頻放大器L1590的2腳為AGC控制腳，可以輸入一定范圍的電壓，用來和射極輸出器一起控制三極管Q1和Q2的集電極電壓，實現(xiàn)AGC自動增益的控制； 中頻放大器L1590的的基準由電阻R1、R2、R4、R5、R6、R7和二極管D1、D2、D3構成，分別供給AGC線路、和三極管Q1和Q2的基極，即為三極管Q1和Q2的工作點，三極管Q1和Q2的工作點受到基準和射極輸出器的雙重控制，基準的高低用來確定AGC控制能力，而射極輸出器直接控制增益的大??；信號通過輸入的差分結構放大后進入輸出放大區(qū)，由四個三極管Q13、Q14、Q15、Q16構成，中頻放大器L1590的5腳和6腳差分輸出，輸出三極管Q14和Q15集電極開路輸出方式，需上拉電阻。當中頻放大器L1590的2腳懸空時，由射極輸出器和基準確定的放大用的三極管Q1、Q2、Q13、Q14、Q15、Q16工作點最優(yōu)，因此增益也最大，當中頻放大器L1590的2腳有電流進入時，工作點電壓偏移，增益降低，當輸入電流較大時，偏移嚴重，導致三極管不工作，從而實現(xiàn)AGC自動增益控制。
總體來講，中頻放大器L1590的放大三極管為Q1、Q2、Q13、Q14、Q15、Q16，Q1、Q2為輸入放大器，Q13、Q14、Q15、Q16為輸出放大器，其輸入放大器的工作點由基準和射極輸出器共同確定，輸出放大器的工作點由射極輸出器確定，2腳可以通過外圍的電壓或電流信號進入器件后實現(xiàn)增益的靈活控制。
電路在10MHZ時，具有電壓增益為50DB，60MHZ時，電壓增益為45DB，100MGZ時，電壓增益為35DB。
中頻放大器L1590電源電壓VCC為5V--13V，當VCC為12V時，中頻放大器L1590具有最大的增益。
AGC的控制為電流控制模式，因此，在沒有串聯(lián)電阻的情況下，電壓從50DB到-60DB，只需要大約0.2～0.4V的電壓，電流在100UA時，增益大約為-60DB，在串接電阻的情況下，AGC電壓的控制范圍可以高達24V甚至以上。
所述耦合電容C6的容值確定為200PF，輸出端上拉電阻R10確定為1K，此時能輸出最大的電壓增益。中頻放大器L1590的另一輸出端同時連接到電源，能保證增益的穩(wěn)定和電壓信號的最大輸出，差分輸入的兩端，使用鍺二極管，二極管選為IN60，該二極管具有結電容小、正向壓降小的特點，能在大信號時，將輸入信號衰減到300MV左右，小信號時，能保證小信號電壓不衰減。
參照圖4，所述整形電路5采用二輸入四與非斯密特觸發(fā)器74LS132，其是具有斯密特觸發(fā)功能的門電路；該74LS132的1、2腳為輸入腳，3腳為輸出腳，2腳和3腳連接電阻R4，2腳對地連接電容C1。
信號經(jīng)一級、二級放大后，進入電壓比較和脈寬固定功能，即整形電路5，首先，通過電容C10的耦合，C10容值確定為1000PF，進入74LS132，該74LS132通常用于上升下降沿較緩的與非門信號處理，邏輯關系為Y＝A*B/，本發(fā)明用于諧振電路，電阻R1、R2、R3決定諧振點，D2為硅二極管，其溫漂和74LS132完全一致，因此，當溫度變化后，R1、R2、R3電阻決定的基準電壓，同74LS132的諧振點變化一致。74LS132的1、2腳為輸入腳，3腳為輸出腳，本線路中，2腳和3腳連接電阻R4，2腳對地連接電容C1，為了使得輸出的負脈沖寬度為140ns，電阻R4阻值采用510Ω，電容C1的容值為100PF。諧振工作原理為當1腳輸入的電壓值為低電平(低于諧振點)時，依據(jù)邏輯關系Y＝A*B/＝I＝0*B/，3腳輸出確定為高電平，當1腳輸入的電壓值為高電平(高于諧振點)時，依據(jù)邏輯關系Y＝A*B/＝1*B/，輸出腳3的電平不能確定，當輸入腳1為低電平時變化為高電平時，輸出先為高電平，輸出腳3通過電阻R4和輸入腳2連在一起，2腳對地接了電容C1，輸出高電平通過電阻R4對C1充滿電后，2腳變?yōu)楦唠娖?，依?jù)邏輯關系Y＝A*B/＝1*1/＝0，輸出為變?yōu)榈碗娖?，C2通過R4對輸出放電，放電結束后，2腳又變?yōu)榈碗娖?，依?jù)邏輯關系Y＝A*B/＝0*B/＝1，輸出又變?yōu)楦唠娖剑@樣就形成了諧振。
整形電路的工作原理是當輸入的電平信號低于電路的諧振點時，輸出為高電平，當輸入電平高于諧振點時，輸出一固定頻率的振蕩波形，波形周期(也就是脈寬)由C1和R4決定，頻率的占空比大約為50％。因此，當輸入一脈沖信號，該脈沖的中心點在諧振點以上時(高于大約40MV即可)，為振蕩波形，由于電阻R4、電容C1的充放電效果，振蕩脈沖的寬度大于輸入脈沖的寬度，此時，輸出出現(xiàn)低電平，當還沒有完成低電平時，由于輸入信號脈寬很窄，該輸入的信號就改變?yōu)榈碗娖剑敵隼^續(xù)為低電平，直到振蕩波形改變?yōu)楦唠娖綍r結束；當?shù)陀谥C振點時(低于大約40MV即可)，為持續(xù)高電平，這樣就完成了一個脈沖的采集和脈沖寬度的處理，而脈沖寬度由C1和R4的大小決定。
本發(fā)明電路的生產按以下工藝流程進行元器件篩選→激光劃片→基片尺寸檢驗→掩膜制作→掩膜檢驗→絲網(wǎng)印刷→烘焙→印刷檢驗→燒結→基片檢驗(包括印刷質量和基片電特性檢驗)→外殼檢驗(包括密封檢漏抽檢)→裝架→裝架檢驗→再流焊→再流焊檢驗→清洗→裝配→裝配檢驗→烘培→鍵合(壓焊)→鍵合檢驗→試測→動態(tài)調?！鯗y→封蓋→密封檢漏→標識打印→成品中測試→成品篩選→成品終測。
權利要求
1.一種激光接收器用脈沖放大處理器，包括信號處理模塊、TTL控制信號模塊和電源供電模塊，其特征在于所述信號處理模塊包括一級放大器(2)、二級放大器(3)、功率放大器(4)、整形電路(5)、AGC自動增益控制線路(7)及高壓驅動電路(8)；其信號傳遞激光探測器輸出的脈沖信號(1)進入一級放大器(2)的同時，啟動TTL信號控制模塊(13)和AGC自動增益控制線路(7)，將所述脈沖信號(1)的小信號放大，大信號被抑制后，再進入二級放大器(3)，該放大倍數(shù)確定為2倍；之后進入功率放大器(4)，增強功率后，進入整形電路(5)，輸出固定脈寬的負脈沖信號(6)，該負脈沖信號(6)可以通過計算機識別和采集，同時進入高壓驅動電路(8)，用來驅動激光探測器的高壓源；
所述電源供電模塊的供電信號是輸入的±12V電源(12)，經(jīng)過電源濾波電路(9)，通過電容C7、C8的旁路濾波后+12V為AGC自動增益控制線路(7)供電，+12V電源再通過微阻抗R1，需要再一次電容C1、C2的旁路，為一級放大器(2)供電，再通過微阻抗R2和電容C3、C4旁路為二級放大器(3)供電，再通過微阻抗R3和C5、C6旁路為功率放大器(4)供電；輸入的+12V進入電源變換電路(10)的穩(wěn)壓源W1、W2、W3，穩(wěn)到6V和5V，6V輸出將為激光探測器供電，5V為整形電路(5)和高壓驅動電路(8)供電；-12V穩(wěn)壓到-6V后輸出為激光探測器供電，所有穩(wěn)壓后的電源都需要電容C9、C10、C11、C12、C13、C14的旁路。
2.根據(jù)權利要求1所述的激光接收器用脈沖放大處理器，其特征在于所述一級放大器(2)是一款具有AGC自動增益控制的中頻放大器，其由中頻放大器L1590和電容C6、上拉電阻R10、濾波后的供電電源構成；所述脈沖信號(1)輸入后，通過電容C6的耦合后進入中頻放大器L1590；該中頻放大器L1590的1腳和3腳為差分輸入結構，三極管Q1和Q2為輸入線性放大功能，其集電極電壓，可以由中頻放大器L1590的2腳、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9常規(guī)連接形成的射極輸出器確定，該集電極電壓同時也是輸出三極管Q13、Q14、Q15、Q16的工作點，通過它的電壓高低可以確定增益的大小；中頻放大器L1590的2腳為AGC控制腳，可以輸入一定范圍的電壓，用來和所述射極輸出器一起控制三極管Q1和Q2的集電極電壓，實現(xiàn)AGC自動增益的控制；
中頻放大器L1590的的基準由電阻R1、R2、R4、R5、R6、R7和二極管D1、D2、D3構成，分別供給AGC線路、和三極管Q1和Q2的基極，即為三極管Q1和Q2的工作點，三極管Q1和Q2的工作點受到基準和射極輸出器的雙重控制，基準的高低用來確定AGC控制能力，而射極輸出器直接控制增益的大??；信號通過輸入的差分結構放大后進入輸出放大區(qū)，由四個三極管Q13、Q14、Q15、Q16構成，中頻放大器L1590的5腳和6腳差分輸出，輸出三極管Q14和Q15集電極開路輸出方式，需上拉電阻。
3.根據(jù)權利要求2所述的激光接收器用脈沖放大處理器，其特征在于所述耦合電容C6的容值確定為200PF，輸出端上拉電阻R10確定為1K，此時能輸出最大的電壓增益。
4.根據(jù)權利要求1所述的激光接收器用脈沖放大處理器，其特征在于所述整形電路(5)采用二輸入四與非斯密特觸發(fā)器74LS132，其是具有斯密特觸發(fā)功能的門電路；該74LS132的1、2腳為輸入腳，3腳為輸出腳，2腳和3腳連接電阻R4，2腳對地連接電容C1。
5.根據(jù)權利要求4所述的激光接收器用脈沖放大處理器，其特征在于為了使得輸出的負脈沖寬度為140ns，電阻R4阻值采用510Ω，電容C1的容值為100PF。
全文摘要
一種激光接收器用脈沖放大處理器，包括信號處理模塊、TTL控制信號模塊和電源供電模塊，所述信號處理模塊的信號傳遞脈沖信號進入一級放大器的同時，啟動TTL信號控制模塊和AGC自動增益控制線路，將所述脈沖信號的小信號放大，大信號被抑制后，再進入二級放大器，該放大倍數(shù)確定為2倍；之后進入功率放大器，增強功率后進入整形電路，輸出固定脈寬的負脈沖信號，該信號通過計算機識別和采集并進入高壓驅動電路，驅動激光探測器的高壓源。本發(fā)明將信號幅度為1mV～5000mV，脈寬小于100ns的脈沖信號轉換為脈沖寬度固定為140ns的TTL信號，同時不會產生噪聲，且使信號檢測值縮小到10mV，體積降至15mm2，生產成本降低10倍。
文檔編號H03G3/20GK101741331SQ20091026381
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月15日 優(yōu)先權日2009年12月15日
發(fā)明者王林, 李應龍, 黃美鈺, 李蕭, 王耀林, 王雪梅, 王斌英, 楊保書, 李文軍, 王鈺中 申請人:天水天光半導體有限責任公司