一種壓控增益放大電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種壓控增益放大電路，包括通過第一光耦光電連接的放大單元和控制單元，其中，放大單元，用于放大信號輸入端的信號，得到信號輸出端的信號；控制單元，用于根據(jù)控制輸入端的電壓值控制放大單元的放大增益。通過本發(fā)明提供的技術(shù)方案，實現(xiàn)了放大單元和控制單元的電氣隔離，從而提高了壓控放大電路的信號輸出端的信號質(zhì)量。
【專利說明】一種壓控增益放大電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及放大電路技術(shù)，尤指一種基于光敏電阻的壓控增益放大電路。

【背景技術(shù)】
[0002] 放大增益可控的壓控放大電路，由于其放大增益可以控制，廣泛地應(yīng)用在多種領(lǐng) 域中的多種設(shè)備中，例如，應(yīng)用在石油測井領(lǐng)域中在地面上接收井下儀器上傳信號的接收 機(jī)中。放大增益可控的放大電路中的一個主要類別是壓控放大電路。壓控放大電路主要由 控制單元和放大單元組成，其中，控制單元用于根據(jù)控制輸入端的電壓值的變化改變放大 單元的放大增益，放大單元用于對信號輸入端的信號進(jìn)行放大，得到信號輸出端的信號。
[0003] 目前,壓控放大電路，其控制單元和放大單元之間是電氣連接，使得放大單元的 電信號容易受到控制單元的電信號的串?dāng)_，這樣，降低了壓控放大電路的信號輸出端的信 號質(zhì)量，從而很難滿足對壓控放大電路的信號輸出端的信號質(zhì)量要求較高的應(yīng)用領(lǐng)域的需 求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種壓控增益放大電路，能夠避免壓控放 大電路的放大單元和控制單元之間的電氣連接，提高壓控放大電路的信號輸出端的信號質(zhì) 量。
[0005] 為了達(dá)到本發(fā)明目的，本發(fā)明公開了一種壓控增益放大電路，包括通過第一光耦 光電連接的放大單元和控制單元，其中，
[0006] 放大單元，用于放大信號輸入端的信號，得到信號輸出端的信號；
[0007] 控制單元，用于根據(jù)控制輸入端的電壓值控制放大單元的放大增益。
[0008] 所述放大單兀包括第一運放、第一光敏電阻、第一電阻、第二電阻和用于防止第一 運放自激的第一電容，其中，
[0009] 第一運放的負(fù)輸入端通過第一電阻連接到信號輸入端，第一運放的正輸入端通過 第二電阻接地，第一運放的輸出端作為信號輸出端；
[0010] 第一光敏電阻和第一電容分別連接在第一運放的負(fù)輸入端和輸出端之間。
[0011] 所述控制單元包括第二運放、第三運放、第一發(fā)光二極管、第二光敏電阻、第二發(fā) 光二極管、第三電阻、第四電阻、第五電阻和用作濾波電容的第二電容，其中，
[0012] 第二運放的負(fù)輸入端通過第三電阻連接到參考輸入端，第二運放的正輸入端通過 第四電阻接地，第二運放的輸出端連接到第三運放的負(fù)輸入端；
[0013] 第三運放的正輸入端作為控制輸入端，第三運放的輸出端通過第二電容連接到第 三運放的負(fù)輸入端；
[0014] 第二光敏電阻連接在第二運放的負(fù)輸入端和輸出端之間；
[0015] 正電源輸入端通過第二發(fā)光二極管、第一發(fā)光二極管和第五電阻連接到第三運放 的輸出端，其中第一發(fā)光二極管的負(fù)極和第二發(fā)光二極管的正極相連。
[0016] 所述第一光敏電阻和第一發(fā)光二極管構(gòu)成所述第一光稱；所述第二光敏電阻和第 二發(fā)光二極管構(gòu)成第二光耦。
[0017] 所述第一光稱和第二光稱為完全配對光稱或比例配對光奉禹。
[0018] 所述控制輸入端的電壓值與所述放大單元的放大增益呈線性關(guān)系。
[0019] 進(jìn)一步地，所述放大單元還包括第一穩(wěn)壓二極管、第二穩(wěn)壓二極管、第一二極管、 第二二極管和第六電阻，其中，
[0020] 所述第一運放的輸出端通過第一穩(wěn)壓二極管、第二穩(wěn)壓二極管和第六電阻接地， 其中，第一穩(wěn)壓二極管的負(fù)極與第二穩(wěn)壓二極管的負(fù)極相連；
[0021] 第二穩(wěn)壓二極管的正極通過第一二極管連接到所述第一運放的負(fù)輸入端，其中， 第二穩(wěn)壓二極管的正極與第一二極管的負(fù)極相連；
[0022] 第二穩(wěn)壓二極管的正極通過第二二極管連接到所述第一運放的負(fù)輸入端，其中， 第二穩(wěn)壓二極管的正極與第二二極管的正極相連；
[0023] 第一穩(wěn)壓二極管和第二穩(wěn)壓二極管反向串聯(lián)，用于雙向限制第一運放的輸出電壓 的幅值；
[0024] 第一二極管和第二二極管反向并聯(lián)，它們與第六電阻一起用于消除第一穩(wěn)壓二極 管和第二穩(wěn)壓二極管產(chǎn)生的漏電流。
[0025] 進(jìn)一步地，所述控制單元還包括電位器，其中，
[0026] 電位器，連接在所述參考輸入端和所述第三電阻之間，用于改變該壓控增益放大 電路的放大增益對應(yīng)函數(shù)的斜率。
[0027] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案包括一種壓控增益放大電路，包括通過第一 光耦光電連接的放大單元和控制單元，其中，放大單元，用于放大信號輸入端的信號，得到 信號輸出端的信號；控制單元，用于根據(jù)控制輸入端的電壓值控制放大單元的放大增益。 通過本發(fā)明提供的技術(shù)方案，放大單元和控制單元之間通過光耦光電連接，實現(xiàn)了放大單 元和控制單元的電氣隔離即光電隔離，避免了控制單元的電信號對放大單元的電信號的串 擾，從而提高了壓控放大電路的信號輸出端的信號質(zhì)量。
[0028] 另外，通過本發(fā)明技術(shù)方案，實現(xiàn)了通過控制輸入端線性地改變放大單元即本發(fā) 明壓控放大電路的放大增益，從而增加了本發(fā)明壓控放大電路的放大增益的可控制性。
[0029] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變 得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書、權(quán)利 要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030] 附圖用來提供對本發(fā)明技術(shù)方案的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本 申請的實施例一起用于解釋本發(fā)明的技術(shù)方案，并不構(gòu)成對本發(fā)明技術(shù)方案的限制。
[0031] 圖1為本發(fā)明壓控增益放大電路一個實施例的組成結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖2為本發(fā)明壓控增益放大電路另一個實施例的組成結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0033] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下文中將結(jié)合附圖對本發(fā)明 的實施例進(jìn)行詳細(xì)說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中 的特征可以相互任意組合。
[0034] 在附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組計算機(jī)可執(zhí)行指令的計算機(jī)系統(tǒng)中 執(zhí)行。并且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同于此處的順 序執(zhí)行所示出或描述的步驟。
[0035] 本發(fā)明壓控放大電路包括通過第一光耦光電連接的放大單元和控制單元。其中，
[0036] 放大單元，用于放大信號輸入端的信號，得到信號輸出端的信號。
[0037] 控制單元，用于根據(jù)控制輸入端的電壓值控制放大單元的放大增益。
[0038] 放大單元和控制單元之間通過第一光耦光電連接，也就是說，放大單元和控制單 元之間是電氣隔離的。
[0039] 圖1為本發(fā)明壓控增益放大電路一個實施例的組成結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，放大 單兀包括第一運放A31、第一光敏電阻R212、第一電阻R11、第二電阻R12和用于防止第一運 放A31自激的第一電容C41。其中，
[0040] 第一運放A31的負(fù)輸入端通過第一電阻R11連接到信號輸入端51，第一運放A31 的正輸入端通過第二電阻R12接地，第一運放A31的輸出端作為信號輸出端52。
[0041] 第一光敏電阻R212和第一電容C41分別連接在第一運放A31的負(fù)輸入端和輸出 端之間。
[0042] 其中，第一電阻R11作為第一運放A31的輸入電阻。第二電阻R12作為第一運放 的平衡電阻。第一光敏電阻R212作為第一運放A31的反饋電阻。第一運放A31、第一光敏 電阻R212、第一電阻R11和第二電阻R12 -起構(gòu)成了本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的反向放大器。 [0043] 其中，運放的輸入電阻、平衡電阻和反饋電阻的概念為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的，此 處不再贅述。運放的平衡電阻的阻值的確定為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)，此處不再贅述。
[0044] 如圖1所示，控制單元包括第二運放A32、第三運放A33、第一發(fā)光二極管D211、第 二光敏電阻R222、第二發(fā)光二極管D221、第三電阻R13、第四電阻R14、第五電阻R15和用作 濾波電容的第二電容C42。其中，
[0045] 第二運放A32的負(fù)輸入端通過第三電阻R13連接到參考輸入端53,第二運放A32 的正輸入端通過第四電阻R14接地，第二運放A32的輸出端連接到第三運放A33的負(fù)輸入 端。
[0046] 第三運放A33的正輸入端作為控制輸入端54,第三運放A33的輸出端通過第二電 容C42連接到第三運放A33的負(fù)輸入端。
[0047] 上述第三運放A33的連接關(guān)系，使得第三運放A33具有"虛短"和"虛斷"的特性。 其中，運放的"虛短"和"虛斷"的特性為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)，此處不再贅述。
[0048] 第二光敏電阻R222連接在第二運放A32的負(fù)輸入端和輸出端之間。
[0049] 正電源輸入端V+通過第二發(fā)光二極管D221、第一發(fā)光二極管D211和第五電阻 R15連接到第二運放A33的輸出端，其中第二發(fā)光二極管D221的負(fù)極和第一發(fā)光二極管 D211的正極相連。
[0050] 其中，第三電阻R13作為第二運放A32的輸入電阻。第四電阻R14作為第二運放 A32的平衡電阻。第二光敏電阻R222作為第二運放A32的反饋電阻。第二運放A32、第二 光敏電阻R222、第三電阻R13和第四電阻R14 -起構(gòu)成了本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的反向放大 器。
[0051] 其中，由于第一發(fā)光二極管D211和二發(fā)光二極管D221串聯(lián)，因此流過它們的電流 相等，它們的光強(qiáng)相同。
[0052] 其中，第五電阻R15用于避免流過第一發(fā)光二極管D211和二發(fā)光二極管D221的 電流超過它們的最大電流。
[0053] 如圖1所示，第一光敏電阻R212和第一發(fā)光二極管D211構(gòu)成第一光耦；第二光敏 電阻R222和第二發(fā)光二極管D221構(gòu)成第二光耦。
[0054] 第一光耦和第二光耦可以為完全配對光耦或者比例配對光耦。其中，
[0055] 二者為完全配對光耦指的是，當(dāng)?shù)谝话l(fā)光二極管D211和第二發(fā)光二極管D221的 光強(qiáng)相同時，第一光敏電阻R212和第二光敏電阻R222的阻值基本相同；
[0056] 二者為比例配對光耦指的是，當(dāng)?shù)谝话l(fā)光二極管D211和第二發(fā)光二極管D221的 光強(qiáng)相同時，第一光敏電阻R212和第二光敏電阻R222的阻值的比值基本相同。
[0057] 在如圖1所不的實施例中，第一光稱和第二光f禹均為線性光f禹。第一運放A31、第 二運放A32和第三運放A33為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的軌到軌運放。正電源輸入端V+接15V， 負(fù)電源輸入端V-接-15V。第一電容C41的容值為22pF，第二電容C42的容值為10pF。第 一電阻R11的阻值為510Ω，第二電阻R12的阻值為470Ω，第三電阻R13的阻值為2ΚΩ，第 四電阻的阻值R14為2ΚΩ，第五電阻R15的阻值為1.5ΚΩ。第一光敏電阻R212的阻值范 圍約為120Ω?16ΚΩ，第二光敏電阻R222的阻值范圍約為R120Q?R16KQ。參考輸入 端的電壓值為-2. 5V。第一光稱和第二光稱為完全配對光奉禹。
[0058] 下面說明如圖1所示的壓控放大電路的工作原理。
[0059] 由于第一運放A31構(gòu)成反向放大器，因此第一運放A31的輸出端即信號輸出端52 的電壓值隊 31的計算如公式（1)所示，
[0060]

【權(quán)利要求】
1. 一種壓控增益放大電路，其特征在于，包括通過第一光耦光電連接的放大單元和控 制單元，其中， 放大單元，用于放大信號輸入端的信號，得到信號輸出端的信號； 控制單元，用于根據(jù)控制輸入端的電壓值控制放大單元的放大增益。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓控增益放大電路，其特征在于，所述放大單元包括第一運 放、第一光敏電阻、第一電阻、第二電阻和用于防止第一運放自激的第一電容，其中， 第一運放的負(fù)輸入端通過第一電阻連接到信號輸入端，第一運放的正輸入端通過第二 電阻接地，第一運放的輸出端作為信號輸出端； 第一光敏電阻和第一電容分別連接在第一運放的負(fù)輸入端和輸出端之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓控增益放大電路，其特征在于，所述控制單元包括第二運 放、第三運放、第一發(fā)光二極管、第二光敏電阻、第二發(fā)光二極管、第三電阻、第四電阻、第五 電阻和用作濾波電容的第二電容，其中， 第二運放的負(fù)輸入端通過第三電阻連接到參考輸入端，第二運放的正輸入端通過第四 電阻接地，第二運放的輸出端連接到第三運放的負(fù)輸入端； 第三運放的正輸入端作為控制輸入端，第三運放的輸出端通過第二電容連接到第三運 放的負(fù)輸入端； 第二光敏電阻連接在第二運放的負(fù)輸入端和輸出端之間； 正電源輸入端通過第二發(fā)光二極管、第一發(fā)光二極管和第五電阻連接到第三運放的輸 出端，其中第一發(fā)光二極管的負(fù)極和第二發(fā)光二極管的正極相連。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓控增益放大電路，其特征在于，所述第一光敏電阻和第一 發(fā)光二極管構(gòu)成所述第一光耦；所述第二光敏電阻和第二發(fā)光二極管構(gòu)成第二光耦。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的壓控增益放大電路，其特征在于，所述第一光耦和第二光耦 為完全配對光耦或比例配對光耦。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓控增益放大電路，其特征在于，所述控制輸入端的電壓值 與所述放大單元的放大增益呈線性關(guān)系。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2?6任一項所述的壓控增益放大電路，其特征在于，所述放大單元還 包括第一穩(wěn)壓二極管、第二穩(wěn)壓二極管、第一二極管、第二二極管和第六電阻，其中， 所述第一運放的輸出端通過第一穩(wěn)壓二極管、第二穩(wěn)壓二極管和第六電阻接地，其中， 第一穩(wěn)壓二極管的負(fù)極與第二穩(wěn)壓二極管的負(fù)極相連； 第二穩(wěn)壓二極管的正極通過第一二極管連接到所述第一運放的負(fù)輸入端，其中，第二 穩(wěn)壓二極管的正極與第一二極管的負(fù)極相連； 第二穩(wěn)壓二極管的正極通過第二二極管連接到所述第一運放的負(fù)輸入端，其中，第二 穩(wěn)壓二極管的正極與第二二極管的正極相連； 第一穩(wěn)壓二極管和第二穩(wěn)壓二極管反向串聯(lián)，用于雙向限制第一運放的輸出電壓的幅 值； 第一二極管和第二二極管反向并聯(lián)，它們與第六電阻一起用于消除第一穩(wěn)壓二極管和 第二穩(wěn)壓二極管產(chǎn)生的漏電流。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的壓控增益放大電路，其特征在于，所述控制單元還包括電位 器，其中， 電位器，連接在所述參考輸入端和所述第三電阻之間，用于改變該壓控增益放大電路 的放大增益對應(yīng)函數(shù)的斜率。
【文檔編號】H03F1/32GK104270109SQ201410490198
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月23日
【發(fā)明者】劉金清, 魏贊慶, 張菊茜, 許磊, 付國奇, 雷北平 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油田服務(wù)股份有限公司