一种光电探测器信号处理电路板及光电探测器
阅读：532发布：2020-05-13
专利汇可以提供一种光电探测器信号处理电路板及光电探测器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 实施例 公开了一种光电探测器 信号 处理 电路 板及光电探测器。光电探测器 信号处理 电路板 包括依次层叠设置的顶层、第一 地层 、信号层、第二地层、电源层和底层，顶层、信号层和底层均包括敷 铜 线框，各敷铜线框与第一地层和第二地层连接，顶层和底层上的敷铜线框在信号层的 正交 投影围绕信号层的电路，信号层的敷铜线框围绕信号层的电路。本发明实施例的技术方案通过设置顶层、信号层和底层均包括敷铜线框，各敷铜线框与第一地层和第二地层连接，屏蔽误差 干扰信号 影响，提高光电探测器信号处理电路的抗干扰能 力 ，进而改善光电探测器信号处理电路输出的微弱信号的 信噪比 和 信号传输 质量 。，下面是一种光电探测器信号处理电路板及光电探测器专利的具体信息内容。
1.一种光电探测器信号处理电路板，其特征在于，包括依次层叠设置的顶层、第一地层、信号层、第二地层、电源层和底层；所述顶层、所述信号层和所述底层均包括敷铜线框，各所述敷铜线框与所述第一地层和所述第二地层连接；
所述顶层和所述底层上的所述敷铜线框在所述信号层的正交投影围绕所述信号层的电路，所述信号层的所述敷铜线框围绕所述信号层的电路。
2.根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，
所述第一地层和所述第二地层整层敷铜。
3.根据权利要求1所述的电路板，其特征在于，
所述敷铜线框分别沿所述顶层、所述信号层和所述底层的边缘设置。
4.根据权利要求3所述的电路板，其特征在于，包括：
所述敷铜线框为回形框，所述回形框的每条边在所述信号层的垂直投影的形状为矩形。
5.根据权利要求4所述的电路板，其特征在于，还包括：接地通孔，
所述接地通孔分别设置于所述敷铜线框的所述回形框的四个角；
所述接地通孔内敷铜；
沿所述顶层、所述信号层和所述底层边缘设置的所述敷铜线框分别通过所述接地通孔内的敷铜与所述第一地层和所述第二地层导通连接。
6.根据权利要求5所述的电路板，其特征在于，
光电探测器信号处理电路为PIN光电二极管信号处理电路；
所述接地通孔内的敷铜与所述PIN光电二极管信号处理电路的信号地导通连接。
7.根据权利要求5所述的电路板，其特征在于，
所述信号层上的所述敷铜线框包括至少一个开口，所述信号层的信号线通过所述开口与外围电路连接。
8.一种光电探测器，其特征在于，包括：如权利要求1至7任一所述的光电探测器信号处理电路板，以及设置于所述电路板上的电路元件；
所述电路板包括第一表面和第二表面，所述电路板的顶层的上表面作为所述第一表面；所述电路板的底层的下表面作为所述第二表面；
位于所述第一表面的一侧设置有跨阻和放大器；
位于所述第二表面的一侧设置有光电二极管。
9.根据权利要求8所述的光电探测器，其特征在于，
所述光电二极管为PIN光电二极管。
一种光电探测器信号处理电路板及光电探测器
技术领域
背景技术
[0002] 光纤陀螺在军民用领域都得到了广泛的应用。光纤陀螺电路对光电探测器的输出的信号处理过程中，在有用的微弱光电流信号转化为电压信号的过程中，特别容易受到外界复杂电磁场变化的干扰，处理不当则会成为光纤陀螺输出信号的误差源，直接影响光纤陀螺的性能。
[0003] 目前光纤陀螺用光电探测器主要有采用双列直插管型封装的PIN-FET光电探测器组件和PIN光电二极管的裸管探测器，由于双列直插管型封装的PIN-FET光电探测器组件有封装金属外壳的电磁屏蔽作用，抗电磁干扰能力较强，但是组件体积较大、价格较高，相比光电探测器组件方案，采用PIN光电二极管的陀螺电路具有外形尺寸较小和成本较低的优点，但是由于PIN光电二极管输出的微弱光电流信号没有任何电磁防护，而且其有用信号的频率与光纤陀螺电路中的高频调制信号的频率一致，容易受到陀螺内部高频信号的干扰以及外部环境电磁场变化的影响。
[0004] 如何提高光电探测器的信号处理电路的抗干扰能力，成为光纤陀螺电路设计业内亟待解决的问题。
发明内容
[0005] 本发明实施例提供一种光电探测器信号处理电路板及光电探测器，以提高光电探测器信号处理电路的抗干扰能力。
[0006] 为实现上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
[0007] 第一方面，本发明实施例提供了一种光电探测器信号处理电路板，包括依次层叠设置的顶层、第一地层、信号层、第二地层、电源层和底层；所述顶层、所述信号层和所述底层均包括敷铜线框，各所述敷铜线框与所述第一地层和所述第二地层连接；
[0008] 所述顶层和所述底层上的所述敷铜线框在所述信号层的正交投影围绕所述信号层的电路，所述信号层的所述敷铜线框围绕所述信号层的电路。
[0009] 进一步地，所述第一地层和所述第二地层整层敷铜。
[0010] 进一步地，所述敷铜线框分别沿所述顶层、所述信号层和所述底层的边缘设置。
[0011] 进一步地，所述敷铜线框为回形框，所述回形框的每条边在所述信号层的垂直投影的形状为矩形。
[0012] 进一步地，所述的电路板还包括：接地通孔，
[0013] 所述接地通孔分别设置于所述敷铜线框的所述回形框的四个角；
[0014] 所述接地通孔内敷铜；
[0015] 沿所述顶层、所述信号层和所述底层边缘设置的所述敷铜线框分别通过所述接地通孔内的敷铜与所述第一地层和所述第二地层导通连接。
[0016] 进一步地，光电探测器信号处理电路为PIN光电二极管信号处理电路；
[0017] 所述接地通孔内的敷铜与所述PIN光电二极管信号处理电路的信号地导通连接。
[0018] 进一步地，所述信号层上的所述敷铜线框包括至少一个开口，所述信号层的信号线通过所述开口与外围电路连接。
[0019] 第二方面，本发明实施例还提供了一种光电探测器，包括：如第一方面任意所述的光电探测器信号处理电路板，以及设置于所述电路板上的电路元件；
[0020] 所述电路板包括第一表面和第二表面，所述电路板的顶层的上表面作为所述第一表面；所述电路板的底层的下表面作为所述第二表面；
[0021] 位于所述第一表面的一侧设置有跨阻和放大器；
[0022] 位于所述第二表面的一侧设置有光电二极管。
[0023] 进一步地，所述光电二极管为PIN光电二极管。
[0024] 本发明实施例提供的光电探测器信号处理电路板包括依次层叠设置的顶层、第一地层、信号层、第二地层、电源层和底层，顶层、信号层和底层均包括敷铜线框，各敷铜线框与第一地层和第二地层连接，顶层和底层上的敷铜线框在信号层的正交投影围绕信号层的电路，信号层的敷铜线框围绕信号层的电路。通过设置顶层、信号层和底层均包括敷铜线框，各敷铜线框与第一地层和第二地层连接，顶层和底层上的敷铜线框在信号层的正交投影围绕信号层的电路，信号层的敷铜线框围绕信号层的电路，屏蔽误差干扰信号影响，提高光电探测器信号处理电路的抗干扰能力，进而改善光电探测器信号处理电路输出的微弱信号的信噪比和信号传输质量。附图说明
[0025] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
[0026] 图1是本发明实施例提供的一种光电探测器信号处理电路板的结构示意图；
[0027] 图2是本发明实施例提供的一种光电探测器信号处理电路板的顶层的结构示意图；
[0028] 图3是本发明实施例提供的一种光电探测器信号处理电路板的信号层的结构示意图；
[0029] 图4是本发明实施例提供的一种光电探测器信号处理电路板的底层的结构示意图；
[0030] 图5是本发明实施例提供的一种光电探测器信号处理电路板的第一地层的结构示意图；
[0031] 图6是本发明实施例提供的一种光电探测器信号处理电路板的第二地层的结构示意图；
[0032] 图7是本发明实施例提供的一种光电探测器信号处理电路板的电源层的结构示意图；
[0033] 图8是本发明实施例提供的另一种光电探测器信号处理电路板的结构示意图；
[0034] 图9是本发明实施例提供的一种光电探测器信号处理电路板的截面示意图。
具体实施方式
[0035] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
[0036] 正如背景技术中所述的采用PIN光电二极管的陀螺电路具有外形尺寸小和成本低的优点，但是由于PIN光电二极管输出的微弱光电流信号没有任何电磁防护，发明人经过研究发现PIN光电二极管的有用信号的频率与光纤陀螺电路中的高频调制信号的频率一致，陀螺内部高频信号以及外部环境电磁场变化的干扰会影响光电探测器信号处理电路输出微弱信号的信噪比。
[0037] 本发明实施例提供一种光电探测器信号处理电路板。图1是本发明实施例提供的一种光电探测器信号处理电路板的结构示意图。图2是本发明实施例提供的一种光电探测器信号处理电路板的顶层的结构示意图。图3是本发明实施例提供的一种光电探测器信号处理电路板的信号层的结构示意图。图4是本发明实施例提供的一种光电探测器信号处理电路板的底层的结构示意图。结合图1至图4，本发明实施例提供的光电探测器信号处理电路板包括依次层叠设置的顶层1、第一地层2、信号层3、第二地层4、电源层5和底层6，顶层1、信号层3和底层6均包括敷铜线框7，各敷铜线框7与第一地层2和第二地层4连接，顶层1和底层6上的敷铜线框7在信号层3的正交投影围绕信号层3的电路，信号层3的敷铜线框7围绕信号层3的电路。
[0038] 具体地，信号层3用于传输电流信号，由于电路板，即信号层3的外围电路本身产生的高频信号会与信号层3上信号产生串扰，外部环境中的电磁场变化也会影响信号层3上信号的传输质量，将第一地层2和第二地层4分别邻近信号层3设置，用于屏蔽信号层3的外围电路产生的干扰信号，顶层1、信号层3和底层的敷铜线框7与第一地层2和第二地层4连接，且顶层1和底层6上的敷铜线框7在信号层3的正交投影围绕信号层3的电路，信号层3的敷铜线框7围绕信号层3的电路，使得顶层1、信号层3和底层6的敷铜线框7形成立体屏蔽笼，敷铜线框7与第一地层2和第二地层4形成等势体，屏蔽信号层3的外围电路以及外部环境的电磁干扰信号，改善信号层3的信号传输质量。
[0039] 本实施例提供的光电探测器信号处理电路板包括依次层叠设置的顶层、第一地层、信号层、第二地层、电源层和底层，顶层、信号层和底层均包括敷铜线框，各敷铜线框与第一地层和第二地层连接，顶层和底层上的敷铜线框在信号层的正交投影围绕信号层的电路，信号层的敷铜线框围绕信号层的电路。通过设置顶层、信号层和底层均包括敷铜线框，各敷铜线框与第一地层和第二地层连接，顶层和底层上的敷铜线框在信号层的正交投影围绕信号层的电路，信号层的敷铜线框围绕信号层的电路，屏蔽误差干扰信号影响，提高信号处理电路的抗干扰能力，进而改善光电探测器信号处理电路输出的微弱信号的信噪比和信号传输质量。
[0040] 可选地，第一地层2和第二地层4整层敷铜。
[0041] 具体地，第一地层2和第二地层4起屏蔽电磁干扰信号的作用，设置第一地层2和第二地层4整层敷铜可以提高第一地层2和第二地层4的电磁屏蔽效果。
[0042] 可选地，继续参见图2至图4，敷铜线框7分别沿顶层1、信号层3和底层6的边缘设置。
[0043] 具体地，敷铜线框7起屏蔽干扰信号的作用，敷铜线框7分别沿顶层1、信号层3和底层6的边缘设置，形成环状的电磁屏蔽区域，将光电探测器信号处理电路的信号地通过接地通孔与设置于顶层1、信号层3和底层6的边缘的敷铜线框7导通，不影响电路板内部的信号传输，可以提高顶层1、信号层3和底层6上的信号的抗电磁干扰能力。
[0044] 可选地，继续参见图2至图4，敷铜线框7为回形框，回形框的每条边在信号层3的垂直投影的形状近似为矩形。
[0045] 具体地，这样设置使得敷铜线框7所占的空间更小，在电路板的布局中更规整，有利于光电探测器信号处理电路板的小型化，回形框的每条边在信号层3的垂直投影的形状设置为近似矩形，通过将矩形的角设置为圆角或倒角，避免产生不必要的电磁辐射以及光电探测器信号处理电路容性效应的改变，敷铜线框7为回形框可以提高屏蔽干扰信号的能力，回形框的每条边在信号层3的垂直投影的形状为矩形为顶层1、信号层3和底层6留出足够的走线区域，方便制板，提高了电路设计制作的工艺性。
[0046] 可选地，继续参见图2至图4，所述的电路板还包括接地通孔71，接地通孔71分别设置于敷铜线框7的回形框的四个角，接地通孔71内敷铜，沿顶层1、信号层3和底层6边缘设置的敷铜线框7分别通过接地通孔71内的敷铜与第一地层2和第二地层4导通连接。
[0047] 具体地，接地通孔71分别设置于敷铜线框7的回形框的四个角，实现通过接地通孔中的敷铜走线，将敷铜线框7和第一地层2和第二地层4连接，形成等势体，实现对信号层3上有用信号的电磁防护，接地通孔71太密集会降低电路板与外围电路连接的机械强度，将接地通孔71分别设置于敷铜线框7的回形框的四个角，既可以实现最大包络的电磁屏蔽网，又可以保证回形框的四个角上的敷铜区面积较大，接地通孔71的布局设计和加工更简单，工艺性更好。图5是本发明实施例提供的一种光电探测器信号处理电路板的第一地层的结构示意图。图6是本发明实施例提供的一种光电探测器信号处理电路板的第二地层的结构示意图。参见图5和图6，可以在第一地层2和第二地层4的四个角，对应设置接地通孔71，通过接地通孔71内的敷铜，将顶层1、信号层3和底层6边缘设置的敷铜线框7与第一地层2和第二地层4连接，将敷铜线框7构成一个金属网状结构，立体环绕信号层3，形成电磁屏蔽立体结构，进一步提高信号层3的抗电磁干扰能力。图7是本发明实施例提供的一种光电探测器信号处理电路板的电源层的结构示意图。参见图7，可以在电源层5与底层6对应的四个角设置接地通孔71，使得底层6的敷铜线框7通过电源层5的接地通孔71与第二地层4导通连接。
[0048] 可选地，光电探测器信号处理电路为PIN光电二极管信号处理电路，接地通孔71内的敷铜与PIN光电二极管信号处理电路的信号地导通连接。
[0049] 具体地，采用PIN光电二极管的信号处理电路，接地通孔71内的敷铜与PIN光电二极管信号处理电路的信号地导通连接，有助于提高PIN光电二极管信号处理电路的抗电磁干扰能力，通过对PIN光电二极管输出的微弱光电流信号进行电磁防护，降低外围电路产生的高频信号以及外部环境电磁场变化的干扰对光电探测器信号处理电路传输信号的影响。
[0050] 可选地，继续参见图3，信号层3上的敷铜线框7包括至少一个开口32，信号层3的信号线31设置于开口32之间。
[0051] 具体地，信号层3上的敷铜线框7包括至少一个开口32，以方便信号线31上的电路信号输出到敷铜线框7之外，示例性地，可以在信号层31上的敷铜线框7的一个边长上，留一个100mil宽度的开口32。
[0052] 可选地，继续参见图7，电源层5包括正电源51和负电源52，正电源51和负电源52分别敷铜。
[0053] 可选地，图8是本发明实施例提供的另一种光电探测器信号处理电路板的结构示意图。参见图8，沿顶层1至底层6的方向，顶层1、第一地层2、信号层3、第二地层4、电源层5和底层6均包括对应设置的第一通孔8，顶层1、信号层3、电源层5和底层6之间通过第一通孔8内的走线电连接。
[0054] 本发明实施例提供了一种光电探测器，图9是本发明实施例提供的一种光电探测器信号处理电路板的截面示意图。参见图9，本发明实施例提供的光电探测器包括上述任意实施例提出的光电探测器信号处理电路板10，以及设置于所述电路板上的电路元件20，电路板10包括第一表面101和第二表面102，电路板10的顶层1的上表面作为第一表面101，电路板10的底层6的下表面作为第二表面102，位于第一表面101的一侧设置有跨阻21和放大器22，位于第二表面102的一侧设置有光电二极管23。
[0055] 具体地，通过电路布线，第一表面101用于连接探测器信号处理电路的跨阻21和放大器22等电路元件；光电二极管23的光电流信号几乎全部流入跨阻21，由欧姆定律可以得到光电压V＝I光电流×R跨阻，光电压由放大器14驱动。
[0056] 可选地，光电二极管23为PIN光电二极管。
[0057] 具体地，采用PIN光电二极管构成的光电探测器具有外形尺寸小和成本低的特点。
[0058] 注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
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