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一种激光回波 信号调理电路

阅读：566发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种激光回波信号调理电路专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明属于激光探测器领域，具体涉及一种激光回波信号调理电路，包括依次连接的激光探测器、跨阻放大电路、数控衰减电路和低通滤波器；所述激光探测器将微弱电流信号输入跨阻放大电路进行放大，所述数控衰减电路对所述跨阻放大电路输出的放大后信号进行衰减操作，所述低通滤波器对衰减后的信号进行低通滤波。本发发明为激光探测器设计了跨阻放大电路，数控衰减电路和低通滤波器，实现了微弱电流信号到适当电压信号的转换，为后续的模数转换及信号处理提供了稳定可靠的前级信号。本发明具有电路结构简单、通用性强的特点。，下面是一种激光回波信号调理电路专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种激光回波信号调理电路，其特征在于，包括依次连接的激光探测器、跨阻放大电路、数控衰减电路和低通滤波器。
2.根据权利要求1所述的激光回波信号调理电路，其特征在于，还包括微控制器，所述微控制器的信号输出端与所述数控衰减电路的控制信号输入端连接。
3.根据权利要求1所述的激光回波信号调理电路，其特征在于，所述跨阻放大电路包括HMC799型跨阻运算放大器、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5和电容C6；
所述HMC799型跨阻运算放大器的1端口(VCC1)、12端口(VCC2)、14端口(VCC3)均连接+
5V 电压源，并且所述HMC799型跨阻运算放大器的1端口(VCC1)、12端口(VCC2)、14端口(VCC3)还与所述电容C1、所述电容C2、所述电容C3、所述电容C4的上极板连接，所述电容C1、所述电容C2、所述电容C3、所述电容C4的下极板接地；所述HMC799型跨阻运算放大器的0端口(GND)接地；所述HMC799型跨阻运算放大器的2端口(CFILT)连接所述电容C5的上极板，所述电容C5的下极板接地；所述HMC799型跨阻运算放大器的4端口(CEXT)与电容C6的上极板连接，所述电容C6的下极板接地；所述HMC799型跨阻运算放大器的5端口(NC1)、6端口(NC2)、7端口(NC3)、8端口(NC4)、9端口(NC5)、11端口(NC6)、13端口(NC7)、15端口(NC8)和
16端口(NC9)悬空；所述HMC799型跨阻运算放大器的3端口(RF IN)与所述激光探测器的信号输出端连接；所述HMC799型跨阻运算放大器的10端口(RF OUT)与所述数控衰减电路的信号输出端连接。
4.根据权利要求3所述的激光回波信号调理电路，其特征在于，所述数控衰减电路包括HMC470A型数控衰减器、连接器、滤波电感、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13和电容C14；
所述HMC470A型数控衰减器的1端口(VDD)通过所述滤波电感(B1)连接+5V电压，并与所述电容C7、所述电容C8的上极板连接，所述电容C7、所述电容C8的下极板接地；所述HMC470A型数控衰减器的2端口(RF1)与所述跨阻运算放大器通过所述电容C9连接；所述HMC470A型数控衰减器的3端口(NIC1)和10端口(NIC2)悬空；所述HMC470A型数控衰减器的4端口(ACG1)分别与所述HMC470A型数控衰减器的5端口(ACG2)和6端口(ACG3)连接，所述HMC470A型数控衰减器的5端口(ACG2)和6端口(ACG3)均连接所述电容C10的上极板，所述电容C10的下极板接地；所述HMC470A型数控衰减器的7端口(ACG4)与所述电容C11上极板连接，所述电容C11的下极板接地；所述HMC470A型数控衰减器的8端口(ACG5)连接所述电容C12的上极板，所述电容C12的下极板接地；所述HMC470A型数控衰减器的9端口(ACG6)与所述电容C13的上极板连接，所述电容C13的下极板接地；所述HMC470A型数控衰减器的12端口(V1)、13端口(V2)、14端口(V3)、15端口(V4)和16端口(V5)均与连接器连接；所述11端口(RF2)连接所述电容C14的上极板，所述电容C14的下极板与所述低通滤波器连接。
5.根据权利要求3所述的激光回波信号调理电路，其特征在于，所述低通滤波器采用LFCN-800+型低通滤波器；
所述低通滤波器的1端口(RF IN)与所述数控衰减器的信号输出端连接，所述低通滤波器的2端口(GND)和4端口(GND)接地；所述低通滤波器的3端口(RF OUT)输出滤波后信号。
6.根据权利要求3所述的激光回波信号调理电路，其特征在于，所述激光探测器采用H11526系列光电倍增管模块。

说明书全文

一种激光回波信号调理电路

技术领域

[0001] 本发明属于激光探测器领域，具体涉及一种激光回波信号调理电路。

背景技术

[0002] 水下激光成像是一种利用激光扫描水下的物体，并利用物体反射的回波信号来进行成像的方法。

[0003] 因此，激光回波信号的采集至关重要，在很大程度上影响了水下激光成像的图像质量。激光回波信号往往是利用PMT激光信号探测器采集得到的。然而，由于PMT将接收到的激光回波信号转化成了微弱的电流信号。不利于A/D转换器进行处理。因此，需要设计一种信号调理电路将微弱电流信号转换成满足A/D转换器输入要求的电压信号。

发明内容

[0004] 为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种激光回波信号调理电路。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

[0005] 一种激光回波信号调理电路，包括依次连接的激光探测器、跨阻放大电路、数控衰减电路和低通滤波器。

[0006] 在本发明的一个实施例中，所述微控制器的信号输出端与所述数控衰减电路的控制信号输入端连接。

[0007] 在本发明的一个实施例中，所述跨阻放大电路包括HMC799型跨阻运算放大器、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5和电容C6；

[0008] 所述HMC799型跨阻运算放大器的1端口VCC1、12端口VCC2、14端口VCC3均连接+5V电压源，并且所述HMC799型跨阻运算放大器的1端口VCC1、12端口VCC2、14端口VCC3还与所述电容C1、电容C2、电容C3、电容C4的上极板连接，所述电容C1、所述电容C2、所述电容C3、所述电容C4的下极板接地；所述HMC799型跨阻运算放大器的0端口GND接地；所述HMC799型跨阻运算放大器的2端口CFILT连接所述电容C5的上极板，所述电容C5的下极板接地；所述HMC799型跨阻运算放大器的4端口CEXT与电容C6的上极板连接，所述电容C6的下极板接地；所述HMC799型跨阻运算放大器的5端口NC1、6端口NC2、7端口NC3、8端口NC4、9端口NC5、11端口NC6、13端口NC7、15端口NC8和16端口NC9悬空；所述HMC799型跨阻运算放大器的3端口RF IN与所述激光探测器的信号输出端连接；所述HMC799型跨阻运算放大器的10端口RF OUT与所述数控衰减电路的信号输出端连接。

[0009] 在本发明的一个实施例中，所述数控衰减电路包括HMC470A型数控衰减器、连接器、滤波电感、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13和电容C14；

[0010] 所述HMC470A型数控衰减器的1端口VDD通过所述滤波电感B1连接+5V电压，并与电容C7、电容C8的上极板连接，所述电容C7、电容C8的下极板接地；所述HMC470A型数控衰减器的2端口RF1与所述跨阻运算放大器通过电容C9连接；所述HMC470A型数控衰减器的3端口NIC1和10端口NIC2悬空；所述HMC470A型数控衰减器的4端口ACG1分别与所述HMC470A型数控衰减器的5端口ACG2和6端口ACG3连接，所述HMC470A型数控衰减器的5端口ACG2和6端口ACG3均连接所述电容C10的上极板，所述电容C10的下极板接地；所述HMC470A型数控衰减器的7端口ACG4与电容C11上极板连接，所述电容C11的下极板接地；所述HMC470A型数控衰减器的8端口ACG5连接所述电容C12的上极板，所述电容C12的下极板接地；所述HMC470A型数控衰减器的9端口ACG6与电容C13的上极板连接，所述电容C13的下极板接地；所述HMC470A型数控衰减器的12端口V1、13端口V2、14端口V3、15端口V4和16端口V5均与连接器连接；所述11端口RF2连接所述电容C14的上极板，所述电容C14的下极板与所述低通滤波器连接。

[0011] 在本发明的一个实施例中，所述低通滤波器采用LFCN-800+型低通滤波器；

[0012] 所述低通滤波器的1端口RF IN与所述数控衰减器的信号输出端连接，所述低通滤波器的2端口GND和4端口GND接地；所述低通滤波器的3端口RF OUT输出滤波后信号。

[0013] 在本发明的一个实施例中，所述激光探测器采用H11526系列光电倍增管模块。

[0014] 本发明的有益效果：

[0015] 本发明为激光探测器设计了跨阻放大电路，数控衰减电路和低通滤波器，实现了微弱电流信号到适当电压信号的转换，为后续的模数转换及信号处理提供了稳定可靠的前级信号。本发明具有电路结构简单、通用性强的特点。

[0016] 以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

[0017] 图1是本发明实施例提供的一种激光回波信号调理电路原理图；

[0018] 图2是本发明实施例提供的一种基于跨阻放大器HMC799的激光回波信号调理电跨阻放大电路结构图；

[0019] 图3是本发明实施例提供的一种激光回波信号调理电路数控衰减电路结构图；

[0020] 图4是本发明实施例提供的一种激光回波信号调理电路低通滤波器结构图。

具体实施方式

[0021] 下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

[0022] 请参见图1，图1是本发明实施例提供的一种激光回波信号调理电路原理图，包括依次连接的激光探测器、跨阻放大电路、数控衰减电路和低通滤波器。

[0023] 具体的，激光探测器的输出信号输入跨阻放大电路进行放大得到放大后信号；数控衰减电路对跨阻放大电路输出的放大后信号进行衰减操作，得到衰减后信号；低通滤波器对所述衰减后信号进行低通滤波输出目的信号。

[0024] 本发明为激光探测器设计了跨阻放大电路，数控衰减电路和低通滤波器，实现了微弱电流信号到适当电压信号的转换，为后续的模数转换及信号处理提供了稳定可靠的前级信号。本发明具有电路结构简单、通用性强的特点。

[0025] 在本发明的一个实施例中，所述微控制器的信号输出端与所述数控衰减电路的控制信号输入端连接。

[0026] 具体的，微控制器向数控衰减电路发送控制信号控制衰减器的衰减操作进而控制整个电路的输出，以达到提高整体电路的通用性。

[0027] 在本发明的一个实施例中，请参见图2，图2是本发明实施例提供的一种基于跨阻放大器HMC799的激光回波信号调理电跨阻放大电路结构图，所述跨阻放大电路包括HMC799型跨阻运算放大器、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5和电容C6；

[0028] 所述HMC799型跨阻运算放大器的1端口VCC1、12端口VCC2、14端口VCC3均连接+5V电压源，并且所述HMC799型跨阻运算放大器的1端口VCC1、12端口VCC2、14端口VCC3还与电容C1、电容C2、电容C3、电容C4的上极板连接，所述电容C1、所述电容C2、所述电容C3、所述电容C4的下极板接地；所述HMC799型跨阻运算放大器的0端口GND接地；所述HMC799型跨阻运算放大器的2端口CFILT连接所述电容C5的上极板，所述电容C5的下极板接地；所述HMC799型跨阻运算放大器的4端口CEXT与电容C6的上极板连接，所述电容C6的下极板接地；所述HMC799型跨阻运算放大器的5端口NC1、6端口NC2、7端口NC3、8端口NC4、9端口NC5、11端口NC6、13端口NC7、15端口NC8和16端口NC9悬空；所述HMC799型跨阻运算放大器的3端口RF IN与所述激光探测器的信号输出端连接；所述HMC799型跨阻运算放大器的10端口RF OUT与所述数控衰减电路的信号输出端连接。

[0029] 具体的，其中电容C1、电容C2的容积为4.7uF，容积较大，用来稳定电源的输出；电容C3、电容C4容积为100nF，容积较小，用来滤除高频噪声；电容C5、电容C6分别为10uF和22uF，用来去耦。

[0030] 在本发明的一个实施例中，请参见图3，图3是本发明实施例提供的一种激光回波信号调理电路数控衰减电路结构图，所述数控衰减电路包括HMC470A型数控衰减器、连接器、滤波电感、电容C7、电容C8、电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13和电容C14；

[0031] 所述HMC470A型数控衰减器的1端口VDD通过滤波电感B1连接+5V电压，并与电容C7、电容C8的上极板连接，所述电容C7、电容C8的下极板接地；所述HMC470A型数控衰减器的2端口RF1与所述跨阻运算放大器通过电容C9连接；所述HMC470A型数控衰减器的3端口NIC1和10端口NIC2悬空；所述HMC470A型数控衰减器的4端口ACG1分别与所述HMC470A型数控衰减器的5端口ACG2和6端口ACG3连接，所述HMC470A型数控衰减器的5端口ACG2和6端口ACG3均连接所述电容C10的上极板，所述电容C10的下极板接地；所述HMC470A型数控衰减器的7端口ACG4与电容C11上极板连接，所述电容C11的下极板接地；所述HMC470A型数控衰减器的
8端口ACG5连接所述电容C12的上极板，所述电容C12的下极板接地；所述HMC470A型数控衰减器的9端口ACG6与电容C13的上极板连接，所述电容C13的下极板接地；所述HMC470A型数控衰减器的12端口V1、13端口V2、14端口V3、15端口V4和16端口V5均与连接器连接；所述11端口RF2连接所述电容C14的上极板，所述电容C14的下极板与所述低通滤波器连接。

[0032] 具体的，电容C7、电容C8电容量为100uF和100nF，用来滤波操作；电容C9和电容C14电容量为100pF，用来滤除掉前级放大电路输出的直流分量，仅保留交流分量。滤波电感B1为与电容C7配合使用，起到电源滤波的作用，并且本实施例中，滤波电感B1采用BLM18PG121SN1型号。HMC470A型数控衰减器的12端口V1、13端口V2、14端口V3、15端口V4和16端口V5均与连接器连接(本实施例中的连接器为排针)，连接器起到提供对外接口的作用，方便与微控制器连接。

[0033] 在本发明的一个实施例中，请参见图4，图4是本发明实施例提供的一种激光回波信号调理电路低通滤波器结构图，所述低通滤波器采用LFCN-800+型低通滤波器；

[0034] 所述低通滤波器的1端口RF IN与所述数控衰减器的信号输出端连接，所述低通滤波器的2端口GND和4端口GND接地；所述低通滤波器的3端口RF OUT输出滤波后信号。

[0035] 具体的，LFCN-800+型低通滤波器是一种集成滤波器，与电容、电阻、电感等分立元件搭成的滤波器具有稳定性强、体积小、易集成的优点。

[0036] 在本发明的一个实施例中，所述激光探测器采用H11526系列门控光电倍增管模块。

[0037] 本实施例中的激光探测器采用Gated PMT Module H11526Series，由于该型号激光探测器输出的最大电流为100uA，而HMC799型跨阻运算放大器的跨阻阻值为10K欧姆，所以经过跨阻放大电路放大后的信号最大值为1V，HMC799型跨阻运算放大器的带宽超过700MHz，满足激光探测器的电气特性。跨阻运算放大电路实现电信号的低噪声、高精度的放大，并且将电流信号转化为电压信号。

[0038] 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

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