红外密集度光电立靶中放大电路的设计
型方案实现
根据系统要求，光电管输出的原始信号应被放大800倍左右，若采用单级放大电路，则当放大倍数较高时，可能会导致电路自激，而避免自激的常用方法就是压低放大电路对信号的放大倍数。因此，本设计采用低噪声运算放大器和仪表放大器构成两级放大电路，前级由低噪声运放放大8倍，后级由仪表放大器放大100倍，两级级联即可获得所需放大倍数。
图2
光电靶测试系统中放大电路的原始图如图示所示，图中，一级放大采用ADI公司的低噪声运算放大器AD829，并设计为负反馈放大电路。AD829是一种高速、低噪声运算放大器，它的等效输入噪声电压密度较小，其最大值为2nV/(Hz)1/2，等效输入噪声电流密度的最大值为1.5pA/(Hz)1/2，电源电压范围为±5~±15V，具有0.04o的相位偏差为0.02%的增益偏差并具有良好的动态特性。根据理想运算放大器的特点和虚短、虚新的概念，可知运放两输入端电压相等，即：U+=U-,又有Uin=U+,由此可得流过电阻R3的电流为：
IR3=U-/R3=U+/U3=Uin/R3
运算放大器的输出为：
Uout=IR3(R2+R3)=Uin(R2+R3)/R3
因一级放大倍数为8位，选择电阻R2=7R3，由此可得到运放输出为：
Uout=Uin(R2+R3)/R3=Uin(7R3+R3)/R3=8Uin
二级放大电路采用BB公司的INA103。INA103是低噪声仪表放大器，它的等效输入噪声电压密度最大为1nV/(Hz)1/2。电源电压范围为±9V~±25V，具有大于是100dB的高共模抑制比、好的动态特性和1~1000的增益变化范围。
本设计采用了INA103的一种典型用法，只外接了电阻R4、R5和电位器RW，电阻R4与R5阻值相等且等于电位器RW阻值的一半，推荐最大使用值为RW=100kΩ、R4=R5=50kΩ。该方法能提供补偿电压同时使输入端电流基本不变。
光电管输出信号经电容耦合到集成运算放大器的输入端，两级放大电路之间采用阻容耦合方式进行耦合。阻容耦合方法中放大电路的静态工作点是独立的，即前、后级无关，也就是说它能隔离各级静态之间的相互影响，使得电路总温漂不会太大。
噪声和干扰信号能够通过多种渠道影响放大电路，在实际应用中必须采取必要的措施以尺可能降低噪声和干扰信号的影响。在电路中，为了防止电源波动带来的干扰，在电源输入端跨接了大小合适的陶瓷电容，适当时候还可采用电池供电。在电路板制作中导线应尽量加宽，同时在功耗不是首要因素时选用阻值较小的电阻来减小电阻带来的噪声。
4屏蔽与接地措施
在微弱信号的检测中，由于有用信号极其微弱，其量级通常非常低，会被强大的噪声所淹没，因此要设计这样的放大电路，应采用合理的屏蔽和接地技术，以最大限度地降低外部干扰、耦合等噪声。
4．1屏蔽措施
在本系统，放大电路和红外光电管被共同放置在金属盒中，金属盒对整个放大电路来说相当于一个屏蔽罩，从而起到了屏蔽作用。在电路连接中应该注意以下两点：第一，导线屏蔽层应在信号接地处与零信号参考电位点相连。这样，屏蔽可看成不需要电流返回接地点的泄露通道；第二，若要使静电屏蔽罩有效，就必须将屏蔽罩内电路的零信号参考电位点与屏蔽罩相连接。如果信号地或接大地，那么屏蔽罩也要接地或接大地。如果信号不接地或大地，则屏蔽罩也不能接地或大地。
4．2接地措施
一般接地按其作用可分为保护接地和信号接地两类。低噪声放大器中的接地主要是指信号接地，接地的目的是希望放大器所有彼此连接的接地点对地的阻抗尽量小，从而降低地线电流对放大顺的影响。为了降低地线阻抗，最简单的办法是电路就近接地，同时尽量避免使用很长的接地线。通常，当工作频率低于1MHz时，可采用一点接地方式；当频率在1~10MHz之间时，如用一点接地，其地线总长度不得超过波长的1/20，反之，则应使用多点接地；当频率高于10MHz时，应采用多点接地。根据系统的工作频率，本设计采用了多点接地形式。多点接地示意图如图3所示。此外，还应注意整个电路电源线、地线的走向应与数据传递方向一致。但要避免交叉。在满足其它要求的基础上，应尽量加密地线以降低地线的阻抗。
5实验测试
本文所介绍的放大电路经长时间通电测试，表现出输出电压漂移小、信噪比高、稳定度较高，线性度良好的特性。根据光电靶工作原 《红外密集度光电立靶中放大电路的设计(第2页)》
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根据系统要求，光电管输出的原始信号应被放大800倍左右，若采用单级放大电路，则当放大倍数较高时，可能会导致电路自激，而避免自激的常用方法就是压低放大电路对信号的放大倍数。因此，本设计采用低噪声运算放大器和仪表放大器构成两级放大电路，前级由低噪声运放放大8倍，后级由仪表放大器放大100倍，两级级联即可获得所需放大倍数。
图2
光电靶测试系统中放大电路的原始图如图示所示，图中，一级放大采用ADI公司的低噪声运算放大器AD829，并设计为负反馈放大电路。AD829是一种高速、低噪声运算放大器，它的等效输入噪声电压密度较小，其最大值为2nV/(Hz)1/2，等效输入噪声电流密度的最大值为1.5pA/(Hz)1/2，电源电压范围为±5~±15V，具有0.04o的相位偏差为0.02%的增益偏差并具有良好的动态特性。根据理想运算放大器的特点和虚短、虚新的概念，可知运放两输入端电压相等，即：U+=U-,又有Uin=U+,由此可得流过电阻R3的电流为：
IR3=U-/R3=U+/U3=Uin/R3
运算放大器的输出为：
Uout=IR3(R2+R3)=Uin(R2+R3)/R3
因一级放大倍数为8位，选择电阻R2=7R3，由此可得到运放输出为：
Uout=Uin(R2+R3)/R3=Uin(7R3+R3)/R3=8Uin
二级放大电路采用BB公司的INA103。INA103是低噪声仪表放大器，它的等效输入噪声电压密度最大为1nV/(Hz)1/2。电源电压范围为±9V~±25V，具有大于是100dB的高共模抑制比、好的动态特性和1~1000的增益变化范围。
本设计采用了INA103的一种典型用法，只外接了电阻R4、R5和电位器RW，电阻R4与R5阻值相等且等于电位器RW阻值的一半，推荐最大使用值为RW=100kΩ、R4=R5=50kΩ。该方法能提供补偿电压同时使输入端电流基本不变。
光电管输出信号经电容耦合到集成运算放大器的输入端，两级放大电路之间采用阻容耦合方式进行耦合。阻容耦合方法中放大电路的静态工作点是独立的，即前、后级无关，也就是说它能隔离各级静态之间的相互影响，使得电路总温漂不会太大。
噪声和干扰信号能够通过多种渠道影响放大电路，在实际应用中必须采取必要的措施以尺可能降低噪声和干扰信号的影响。在电路中，为了防止电源波动带来的干扰，在电源输入端跨接了大小合适的陶瓷电容，适当时候还可采用电池供电。在电路板制作中导线应尽量加宽，同时在功耗不是首要因素时选用阻值较小的电阻来减小电阻带来的噪声。
4屏蔽与接地措施
在微弱信号的检测中，由于有用信号极其微弱，其量级通常非常低，会被强大的噪声所淹没，因此要设计这样的放大电路，应采用合理的屏蔽和接地技术，以最大限度地降低外部干扰、耦合等噪声。
4．1屏蔽措施
在本系统，放大电路和红外光电管被共同放置在金属盒中，金属盒对整个放大电路来说相当于一个屏蔽罩，从而起到了屏蔽作用。在电路连接中应该注意以下两点：第一，导线屏蔽层应在信号接地处与零信号参考电位点相连。这样，屏蔽可看成不需要电流返回接地点的泄露通道；第二，若要使静电屏蔽罩有效，就必须将屏蔽罩内电路的零信号参考电位点与屏蔽罩相连接。如果信号地或接大地，那么屏蔽罩也要接地或接大地。如果信号不接地或大地，则屏蔽罩也不能接地或大地。
4．2接地措施
一般接地按其作用可分为保护接地和信号接地两类。低噪声放大器中的接地主要是指信号接地，接地的目的是希望放大器所有彼此连接的接地点对地的阻抗尽量小，从而降低地线电流对放大顺的影响。为了降低地线阻抗，最简单的办法是电路就近接地，同时尽量避免使用很长的接地线。通常，当工作频率低于1MHz时，可采用一点接地方式；当频率在1~10MHz之间时，如用一点接地，其地线总长度不得超过波长的1/20，反之，则应使用多点接地；当频率高于10MHz时，应采用多点接地。根据系统的工作频率，本设计采用了多点接地形式。多点接地示意图如图3所示。此外，还应注意整个电路电源线、地线的走向应与数据传递方向一致。但要避免交叉。在满足其它要求的基础上，应尽量加密地线以降低地线的阻抗。
5实验测试
本文所介绍的放大电路经长时间通电测试，表现出输出电压漂移小、信噪比高、稳定度较高，线性度良好的特性。根据光电靶工作原 《红外密集度光电立靶中放大电路的设计(第2页)》
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