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一种适用于激光导引头上微小电流的检测装置

阅读：442发布：2020-05-08

专利汇可以提供一种适用于激光导引头上微小电流的检测装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种适用于激光导引头上微小电流的检测装置，包块电流转电压跨阻放大电路、增益控制放大电路、数模转换电路以及电源供电电路；电流转电压跨阻放大电路用于将漫反射回来的激光脉冲信号所产生的微弱电流信号转换成电压信号；增益控制放大电路用于将电压信号进行可选范围内的进一步放大；数模转换电路用于动态调整增益控制放大电路的增益大小；数模转换电路输出调整模拟量发送给增益控制放大电路，增益控制放大电路接收到数模转换电路输出的调整模拟量对输出信号的放大倍数进行动态调整。本发明能避免激光脉冲信号进入模数转换器时出现饱和，使激光导引头能够更加快速和准确的跟踪目标。，下面是一种适用于激光导引头上微小电流的检测装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种适用于激光导引头上微小电流的检测装置，其特征在于：包括电流转电压跨阻放大电路(1)、增益控制放大电路(2)、数模转换电路(3)以及电源供电电路(4)；所述的电流转电压跨阻放大电路(1)用于将漫反射回来的激光脉冲信号所产生的微弱电流信号转换成电压信号；所述的增益控制放大电路(2)用于将电流转电压跨阻放大电路(1)产生的电压信号进行可选范围内的进一步放大；所述的数模转换电路(3)用于动态调整增益控制放大电路(2)的增益大小；根据增益控制放大电路(2)进一步放大后的电压信号，数模转换电路(3)输出调整模拟量发送给增益控制放大电路(2)，增益控制放大电路(2)接收到数模转换电路(3)输出的调整模拟量对输出信号的放大倍数进行动态调整；所述的电源供电电路(4)用于给电流转电压跨阻放大电路(1)、增益控制放大电路(2)以及数模转换电路(3)供电。
2.根据权利要求1所述适用于激光导引头上微小电流的检测装置，其特征在于：所述的电流转电压跨阻放大电路(1)包括TIA 放大器，TIA放大器的2脚连接用于对输入信号中的直流分量进行隔离的电容C7，TIA放大器的6脚为输出信号端；TIA放大器的2脚与6脚之间并联反馈电容C8以及反馈电阻R4，所述的反馈电阻R4选择高精度的电阻进行电流电压的转换，反馈电容C8用于给高频噪声提供释放回路；TIA放大器的3脚直接接地，TIA放大器的4脚与地线之间并联设置噪声滤波电容C11及噪声滤波电容C12，TIA放大器的7脚与地线之间并联设置噪声滤波电容C9及噪声滤波电容C10。
3.根据权利要求1所述适用于激光导引头上微小电流的检测装置，其特征在于：所述的增益控制放大电路(2)包括可控增益放大器，可控增益放大器的3脚连接电流转电压跨阻放大电路(1)的电压信号输出端，7脚为输出信号端，1脚连接数模转换电路(3)的模拟量输出端，可控增益放大器的2脚与1脚之间的压差决定输入信号所对应的放大倍数，3脚与7脚的电路上分别设置用于对输入和输出信号的直流分量进行隔离的电容C35与电容C42。
4.根据权利要求3所述适用于激光导引头上微小电流的检测装置，其特征在于：所述的增益控制放大电路(2)受数模转换电路(3)输出调整模拟量的控制，所能够提供选择的放大倍数为-10db到+30db、0db到+40db以及+10db到+50db。
5.根据权利要求1所述适用于激光导引头上微小电流的检测装置，其特征在于：所述的数模转换电路(3)的接口采用串行总线SPI接口，电路中区分数字地与模拟地分别进行单点接地，数模转换电路(3)包括芯片内部已经集成了参考电压的数模转换器，数模转换器的1脚连接报警指示灯，当芯片内部参数超过额定值时进行报警指示，数模转换器的7脚连接到增益控制放大电路(2)，用于输出调整模拟量发送给增益控制放大电路(2)。
6.根据权利要求1所述适用于激光导引头上微小电流的检测装置，其特征在于：所述的电源供电电路(4)输出正负5V电压，输入电压可以选择2.6V到50V，在+5V电压输出时选择Buck电路进行设计，在-5V电压输出时选择Invert电路进行设计。
7.根据权利要求1所述适用于激光导引头上微小电流的检测装置，其特征在于：所述的电源供电电路(4)中设有用于对电路内部的开关频率进行设置的电阻、用于将反馈电压回送给芯片来动态调整设定输出电压的多个电阻以及用于降低输出电压纹波的多个电容。

说明书全文

一种适用于激光导引头上微小电流的检测装置

技术领域

[0001] 本发明属于微小电流放大检测领域，涉及一种适用于激光导引头上微小电流的检测装置。

背景技术

[0002] 激光导引头是通过接收漫反射回来的激光脉冲信号后，经一系列的相关处理而生成制导信息，从而使导弹按着一定的规律对目标进行精确打击。因此，能够准确接收漫反射回来的激光信号就显得尤为重要。接收到的激光信号经过传感器会以微弱的电流信号进入整个导引头系统，因此需要对微弱的电流信号进行处理，使导引头系统可以更加可靠、准确的生成制导信息。传统的激光导引头对漫反射回来的激光脉冲信号处理后，在进入模数转换器时容易出现信号饱和现象，在末制导时容易丢失目标，打击目标的精确度和可靠性大幅度降低。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于针对上述现有技术中激光导引头对漫反射回来的激光脉冲信号处理精度不高的问题，提供一种适用于激光导引头上微小电流的检测装置，避免激光脉冲信号进入模数转换器时出现饱和，使得激光导引头能够更加快速和准确的跟踪目标。

[0004] 为了实现上述目的，本发明有如下的技术方案：

[0005] 一种适用于激光导引头上微小电流的检测装置，包括电流转电压跨阻放大电路、增益控制放大电路、数模转换电路以及电源供电电路；所述的电流转电压跨阻放大电路用于将漫反射回来的激光脉冲信号所产生的微弱电流信号转换成电压信号；所述的增益控制放大电路用于将电流转电压跨阻放大电路产生的电压信号进行可选范围内的进一步放大；所述的数模转换电路用于动态调整增益控制放大电路的增益大小；根据增益控制放大电路进一步放大后的电压信号，数模转换电路输出调整模拟量发送给增益控制放大电路，增益控制放大电路接收到数模转换电路输出的调整模拟量对输出信号的放大倍数进行动态调整；所述的电源供电电路用于给电流转电压跨阻放大电路、增益控制放大电路以及数模转换电路供电。

[0006] 作为优选，在本发明适用于激光导引头上微小电流的检测装置一种实施例中，所述的电流转电压跨阻放大电路包括TIA 放大器，TIA放大器的2脚连接用于对输入信号中的直流分量进行隔离的电容C7，TIA放大器的6脚为输出信号端；TIA放大器的2脚与6脚之间并联反馈电容C8以及反馈电阻R4，所述的反馈电阻R4选择高精度的电阻进行电流电压的转换，反馈电容C8用于给高频噪声提供释放回路；TIA放大器的3脚直接接地，TIA放大器的4脚与地线之间并联设置噪声滤波电容C11及噪声滤波电容C12，TIA放大器的7脚与地线之间并联设置噪声滤波电容C9及噪声滤波电容C10。

[0007] 作为优选，在本发明适用于激光导引头上微小电流的检测装置一种实施例中，所述的增益控制放大电路包括可控增益放大器，可控增益放大器的3脚连接电流转电压跨阻放大电路的电压信号输出端，7脚为输出信号端，1脚连接数模转换电路的模拟量输出端，可控增益放大器的2脚与1脚之间的压差决定输入信号所对应的放大倍数，3脚与7脚的电路上分别设置用于对输入和输出信号的直流分量进行隔离的电容C35与电容C42。

[0008] 作为优选，在本发明适用于激光导引头上微小电流的检测装置一种实施例中，所述的增益控制放大电路受数模转换电路输出调整模拟量的控制，所能够提供选择的放大倍数为-10db到+30db、0db到+40db以及+10db到+50db。

[0009] 作为优选，在本发明适用于激光导引头上微小电流的检测装置一种实施例中，所述的数模转换电路的接口采用串行总线SPI接口，电路中区分数字地与模拟地分别进行单点接地，数模转换电路包括芯片内部已经集成了参考电压的数模转换器，数模转换器的1脚连接报警指示灯，当芯片内部参数超过额定值时进行报警指示，数模转换器的7脚连接到增益控制放大电路，用于输出调整模拟量发送给增益控制放大电路。

[0010] 作为优选，在本发明适用于激光导引头上微小电流的检测装置一种实施例中，所述的电源供电电路输出正负5V电压，输入电压可以选择2.6V到50V，在+5V电压输出时选择Buck电路进行设计，在-5V电压输出时选择Invert电路进行设计。

[0011] 作为优选，在本发明适用于激光导引头上微小电流的检测装置一种实施例中，所述的电源供电电路中设有用于对电路内部的开关频率进行设置的电阻、用于将反馈电压回送给芯片来动态调整设定输出电压的多个电阻以及用于降低输出电压纹波的多个电容。

[0012] 相较于现有技术，本发明具有如下的有益效果：电流转电压跨阻放大电路作为第一级放大电路，增益控制放大电路作为第二级放大电路，数模转换电路用于调整第二级放大电路的增益大小，使得有更宽的动态范围，而不至与输出到下一级造成饱和。本发明引入调节机制，避免信号进入模数转换器时出现信号饱和现象，具有更好的动态调节范围。通过本发明能够对激光导引头上微小电流有效放大，进而使得激光导引头能更加快速和准确的跟踪目标。接收和处理漫反射回来的激光脉冲信号更加灵活，有利于整个系统的可靠性得到提高。

[0013] 进一步的，本发明对各个电路模块的设计，能够有效的控制电压纹波，减少噪声的引入，避免数字地与模拟地之间的互相干扰，降低设计成本的同时也提高了电路的稳定性。附图说明

[0014] 图1本发明电流检测装置整体电路结构框图；

[0015] 图2本发明电流转电压跨阻放大电路示意图；

[0016] 图3本发明电流转电压跨阻放大电路仿真结果图；

[0017] 图4本发明增益控制放大电路示意图；

[0018] 图5本发明增益控制放大电路仿真结果图；

[0019] 图6本发明数模转换电路示意图；

[0020] 图7本发明电源供电电路示意图；

[0021] 图8本发明电源供电电路仿真结果图；

[0022] 附图中：1-电流转电压跨阻放大电路；2-增益控制放大电路；3-数模转换电路；4-电源供电电路。

具体实施方式

[0023] 下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

[0024] 参见图1，本发明适用于激光导引头上微小电流的检测装置在整体结构上包块电流转电压跨阻放大电路1、增益控制放大电路2、数模转换电路3以及电源供电电路4。

[0025] 其中，电源供电电路4对电流转电压跨阻放大电路1、增益控制放大电路2、数模转换电路3提供整个的工作所需要的电压和电流，电流转电压跨阻放大电路1将转换成的微小电压信号传递给下一级的增益控制放大电路2，增益控制放大电路2将上一级输入的信号继续进行放大，然后将输出信号送入数模转换电路3，在经过CPU 软件处理后将输出信号给数模转换电路3，数模转换电路3将输出的模拟量输出给增益控制放大电路2，增益控制放大电路2根据接收到数模转换电路3模拟量的大小来对输出信号的放大倍数进行动态调节。

[0026] 参见图2-3，本发明电流转电压跨阻放大电路1设置TIA放大器，在选择时需要考虑器件的偏置电流、噪声、电源范围以及种类、由输入信号的带宽来选择合适的器件带宽、电源噪声抑制比、共模电压抑制比等来适应整个系统的处理。图2中本发明电流转电压跨阻放大电路1的电源采用双电源进行供电，需要注意的是处理的是微小信号，所以电源纹波必须控制的合适，否则会将噪声引入系统，影响系统输出信号的真实性，其中，电路中的电容C9、C10、C11、C12的作用都是对电源上的噪声进行滤波，降低供电系统的纹波。电容C8和电阻R4为电路的反馈系统，其中，电阻R4需要选择高精度的电阻进行电流电压的转换，而电容C8是给高频噪声提供释放回路，它们组成的滤波电路的截止频率为1/2*pi*r*c，以免影响系统的输出信号质量。电路中的电容C7对输入信号中的直流分量进行隔离。

[0027] 参见图4，图5，对于本发明的增益控制放大电路2，其中增益的控制范围在不同情况下对信号的放大也不相同，具体由电容C40和电阻R14进行搭配，可供选择的放大倍数为-10db到+30db，0db到+40db，+10db到+50db。芯片上的1脚与2脚之间的压差来决定输入信号所对应的放大倍数，电容C35与电容C42对输入和输出信号的直流分量进行隔离。

[0028] 参见图6，在本发明的数模转换电路3当中，其数字电路接口采用串行总线SPI接口，电路中的电阻R16、R15、R18是串接33Ω的电阻，目的是为了减少信号的反射，提高信号的完整性。电路中需要分开数字地与模拟地，将它们进行单点接地，减小不同地之间的干扰。该芯片内部已经集成了参考电压，因此在电路设计时可以减少参考电压处的电路设计，降低设计成本的同时提高电路的稳定性。芯片的1脚是当芯片内部的温度等信号量超过额定值时输出低电平，用来进行报警指示，使得用户可以进行及时的处理，以免对芯片造成无法修复的破坏，芯片的7脚连接到上一级的增益控制放大电路上，用来动态调整增益的大小。

[0029] 参见图7-8，在本发明的电源供电电路4当中，电源电路输出正负5V电压，输入电压可以选择2.6V到50V，在+5V输出选择Buck电路进行设计，-5V输出选择Invert电路进行设计，电路中的R4是对电路内部的开关频率进行设置，D1与D2需要选择速度较快的二极管，如肖特基二极管等，电阻R7、R8、R5、R6是将反馈电压回送给芯片，用来动态调整设定的输出电压，电容C12、C13、C10、C11是滤波电容，降低输出电压的纹波。

[0030] 通过验证，上述的本发明适用于激光导引头上微小电流的检测装置能够更加灵活的接收和处理漫反射回来的激光，使得整个系统的可靠性得到提高。本发明引入调节机制，避免信号进入模数转换器时出现信号饱和现象，具有更好的动态调节范围。通过本发明能够对激光导引头上微小电流有效放大，进而使得激光导引头能更加快速和准确的跟踪目标。

[0031] 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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