一種大動態(tài)范圍放大電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種大動態(tài)范圍放大電路，包括多路限幅放大單元，所述多路限幅放大單元將信號通過加法單元進行相加得到輸出信號，所述輸出信號通過解析模塊進行解析得到原信號的值。本實用新型不需改變電路的任何參數(shù)既可實現(xiàn)大動態(tài)范圍的電信號放大，并且滿足短脈沖，高重復率的信號測量要求，線性度好。
【專利說明】—種大動態(tài)范圍放大電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及光電子【技術領域】，具體涉及的是一種大動態(tài)范圍放大電路。
【背景技術】
[0002]光信號的動態(tài)范圍非常大，通?？梢赃_到IO6量級以上(最強光和最弱光的比值)，因此用光電傳感器測試光信號的時，光信號轉化為電信號，此時電信號的動態(tài)范圍也具有IO6量級，但是受到電噪聲背景和電壓擺幅的限制，通常的線性放大器只能達到104量級，非常巧妙的放大器也很難超過IO5量級。對數(shù)放大器可以輕松實現(xiàn)IO6量級的動態(tài)范圍，但是其線性度較差，對信號的細節(jié)分辨不清?？勺冊鲆娣糯笃骺梢愿鶕?jù)信號的強弱變化增益，從而實現(xiàn)IO6以上的動態(tài)范圍，光通信領域廣泛使用著這種放大器。但是光通信中的光信號通常只有0，I之分，因此只需要改變增益使得代表“I”的光信號達到系統(tǒng)設定的“高電平”以上，而保持噪聲低于“低電平”就能滿足要求，而增益的準確值，以及增益一致性并不重要。
[0003]對于一些需要準確知道一組光信號強度相對比例的應用中，比如一組重復率在幾十KHz，脈沖寬度I微秒，強度分布達到IO6的熒光信號，上述線性放大器動態(tài)范圍不能滿足要求，對數(shù)放大器線性度及對信號細節(jié)的分辨能力不能滿足要求，可變增益放大器增益從判別到穩(wěn)定的時間太長，而且前后增益很難做到一致，所以也難以實現(xiàn)對上述信號的測定。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術存在的以上問題，提供一種大動態(tài)范圍放大電路，前后增益能一致。
[0005]為實現(xiàn)上述技術目的，達到上述技術效果，本實用新型通過以下技術方案實現(xiàn):
[0006]一種大動態(tài)范圍放大電路，包括多路限幅放大單元，所述多路限幅放大單元將信號通過加法單元進行相加得到輸出信號，所述輸出信號通過解析模塊進行解析得到原信號的值。
[0007]進一步的，所述多路限幅放大單元包含若干個單電源供電的反比例限幅放大電路。
[0008]一種大動態(tài)范圍放大的構建方法，包括以下步驟:
[0009]步驟I)根據(jù)信號極性確定電源極性，正極性則反比例放大電路用正電源供電，反極性則反比例放大電路用負電源供電；
[0010]步驟2)確定多路限幅放大單元兩路之間的增益比例；
[0011]步驟3)根據(jù)放大器動態(tài)范圍R確定所需要的限幅放大單元的路數(shù)n=log2 (R/104) /k ；
[0012]步驟4)確定Vref的取值，Vref=Vmax/n, Vmax設定的輸出信號最大擺幅，η為多路限幅放大單元的路數(shù)；
[0013]步驟5)根據(jù)上述參數(shù)構建電路；
[0014]步驟6)根據(jù)電路的輸出特性曲線，判斷結果所對應的區(qū)間，根據(jù)公式反推出輸入結果。
[0015]進一步的，所述步驟2的增益比例，優(yōu)選后一路的增益為前一路所有增益之和的2k-l。
[0016]本實用新型的有益效果是:
[0017]本實用新型不需改變電路的任何參數(shù)既可實現(xiàn)大動態(tài)范圍的電信號放大，并且滿足短脈沖，高重復率的信號測量要求，線性度好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1整體結構示意圖。
[0019]圖中標號說明:1、多路限幅放大單元，2、加法單元，3、解析模塊。
【具體實施方式】
[0020]下面將參考附圖并結合實施例，來詳細說明本實用新型。
[0021]參照圖1所示，一種大動態(tài)范圍放大電路，包括多路限幅放大單元1，所述多路限幅放大單元I將信號通過加法單元2進行相加得到輸出信號，所述輸出信號通過解析模塊3進行解析得到原信號的值。
[0022]進一步的，所述多路限幅放大單元I包含若干個單電源供電的反比例限幅放大電路。
[0023]一種大動態(tài)范圍放大的構建方法，包括以下步驟:
[0024]步驟I)根據(jù)輸入信號的極性確定電源極性，正極性則反比例放大電路用正電源供電，反極性則反比例放大電路用負電源供電；
[0025]步驟2)確定多路限幅放大單元兩路之間的增益比例；優(yōu)選后一路(第k路)的增益為前一路所有增益之和的2k-l,以k=3為例,最后一級的增益為前級所有的增益之和的7倍，方便通過移位的方法解析原信號值；
[0026]步驟3)根據(jù)放大器動態(tài)范圍R確定所需要的限幅放大單元的路數(shù)n=log2(R/104),假設 R=IO5,則 n=3 ；
[0027]步驟4)確定Vref的取值，Vref=Vmax/n, Vmax為設定的信號最大擺幅，η為多路限幅放大單元的路數(shù)，假設所設定的信號最大擺幅為Vmax=3，則Vref=I ；
[0028]步驟5)根據(jù)上述參數(shù)構建電路；
[0029]步驟6)根據(jù)電路的輸出特性曲線，判斷結果所對應的區(qū)間，根據(jù)公式反推出輸入結果。
[0030]本實施例的工作原理如下:
[0031]假設電信號是正單邊信號，則反比例放大器4，采用+5V單邊供電，電壓基準10的電壓為vMf，顯然反比例放大器的輸出被限制在O到Vref之間，多路限幅放大單元有兩個或以上的限幅反比例放大器構成，其放大倍率比例為1:7:56:…:7*8n_2，設n=3，則輸入信號為Vi,其輸出符合下式方程，
[0032]
【權利要求】
1.一種大動態(tài)范圍放大電路，其特征在于:包括多路限幅放大單元(1)，所述多路限幅放大單元(I)將信號通過加法單元(2)進行相加得到輸出信號，所述輸出信號通過解析模塊(3)進行解析得到原信號的值。
2.根據(jù)權利要求1所述的大動態(tài)范圍放大電路，其特征在于:所述多路限幅放大單元(I)包含若干個單電源供電的反比例限幅放大電路。
【文檔編號】H03F3/20GK203734627SQ201320864975
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2013年12月26日 優(yōu)先權日:2013年12月26日
【發(fā)明者】陳忠祥, 吳云良, 王策, 鐘金鳳, 馬玉婷, 裴智果, 嚴心濤, 趙書濤 申請人:中國科學院蘇州生物醫(yī)學工程技術研究所