CN206920019U - 一种光电检测电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种光电检测电路，包括光电转换器PD、增益放大器、电压采集器以及微控制器；其中光电转换器PD连接增益放大器的输入端，增益放大器的输出端连接电压采集器的输入端，电压采集器的输出端与微控制器连接。所述增益放大器包括运算放大器U1‑U2、三极管T1和相位补偿电容C2。本实用新型能够在不影响光功率测量范围的情况下，省掉复杂的挡位切换电路，以缩短光功率采集时间，无需电压极性变换电路，降低电路布局布线难度并降低电路成本。

Description

一种光电检测电路
技术领域
本实用新型涉及光通信技术领域，具体涉及一种光电检测电路。
背景技术
光电检测技术在光通信技术领域应用十分的广泛，其作用在于将物理量转换为电信号量，并且输入输出信号间为线性或非线性关系。如何在保证精度的情况下实现光信号的快速采集变换是很多通信设备所面临的共同问题。现有的一些增益光电检测电路，是由运算放大器、挡位切换开关和反馈电阻构成。通过光电二极管接收光信号并转换成成比例的电流信号，并经过由运算放大器、挡位切换开关、反馈电阻组成的增益放大电路将此电流信号转换成相应的电压信号，滤波后送到模数转换器与MCU进行采样并处理分析，所述挡位切换开关选在不同的档位，增益放大电路的输出增益不同，以此来扩展光电检测电路的检测范围。虽然增加了光电检测电路的测量范围，但是现有的增益光电检测电路牺牲了光电检测的速度。使得其无法满足需要高速采集光功率值的应用场合，其挡位切换电路结构复杂，不利于电路的布局布线，成本相对较高。参见图1。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种光电检测电路，其能够在不影响光功率测量范围的情况下，省掉复杂的挡位切换电路，以缩短光功率采集时间，无需电压极性变换电路，降低电路布局布线难度并降低电路成本。
为解决上述问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种光电检测电路，包括光电转换器PD、增益放大器、电压采集器以及微控制器；其中光电转换器PD连接增益放大器的输入端，增益放大器的输出端连接电压采集器的输入端，电压采集器的输出端与微控制器连接；所述增益放大器包括运算放大器U1-U2、三极管T1和相位补偿电容C2；运算放大器U1的反相输入端形成增益放大器的输入端；三极管T1的基极和集电极连接运算放大器U1的反相输入端，三极管T1的发射极连接运算放大器U1的输出端；相位补偿电容C2的两端分别连接三极管T1的集电极和发射极；运算放大器U1的同相输入端接地，运算放大器U1的输出端连接运算放大器U2的同相输入端；运算放大器U2的反相输入端和运算放大器U2的输出端短接后，成增益放大器的输出端。
作为改进，所述增益放大器还进一步包括暗电流补偿可变电阻R1和固定电阻R2；暗电流补偿可变电阻R1的一端连接运算放大器U1的反相输入端，暗电流补偿可变电阻R1的另一端和可变端与固定电阻R2的一端相连，固定电阻R2的另一端接地。
作为改进，所述增益放大器还进一步包括滤波电容C1；该滤波电容C1一端连接光电转换器PD和运算放大器U1的反相输入端，滤波电容C1另一端接地。
作为改进，所述增益放大器还进一步包括滤波电容C3；该滤波电容C3一端连接运算放大器U1的输出端与运算放大器U2的同相输入端，滤波电容C3另一端接地。
上述方案中，所述三极管T1为PNP型三极管。
与现有技术相比，本实用新型具有如下特点：
1、采用了两个运算放大器与一个三极管为主体的增益放大器，电路结构简单，降低了电路布局布线难度，降低了电路成本低。
2、省掉了复杂的换挡切换电路和极性变换电路，缩短了光功率检测时间，同时也满足较宽的检测范围的应用需求。
附图说明
图1为现有光电检测电路的电路图。
图2为本实用新型实施例的光电检测电路的电路图。
具体实施方式
下面结合本实用新型具体实施例中的附图，对本实用新型的技术方案进行详细地描述。
如图2所示的一种光电检测电路，主要由光电转换器PD、增益放大器、电压采集器以及微控制器组成。其中增益放大器包括运算放大器U1和U2、滤波电容C1和C3、相位补偿电容C2、三极管T1、暗电流补偿可变电阻R1、以及固定电阻R2。
光电转换器PD的阳极接地。光电转换器PD的阴极同时与运算放大器U1的反相输入端、三极管T1的集电极和基极相连。运算放大器U1的同相输入端接地。运算放大器U1的输出端与三极管T1的发射极与运算放大器U2的同相输入端相连。三极管T1的集电极与发射极之间并联一个相位补偿电容C2。在本实用新型优选实施例中，相位补偿电容C2电容值为1-10pF。
光电转换器PD与运算放大器U1之间接有滤波电容C1，即滤波电容C1一端同时连接光电转换器PD的阴极和运算放大器U1的反相输入端，滤波电容C1另一端接地。在本实用新型优选实施例中，滤波电容C1的电容值为10-100pF，以滤除电路噪声。
暗电流补偿可变电阻R1的其中一端与光电转换器PD的阴极相连；暗电流补偿可变电阻R1的另外两端短接，并与固定电阻R2一端相连，固定电阻R2另一端接地。在本实用新型优选实施例中，用于暗电流补偿的暗电流补偿可变电阻R1电阻值为1-2MΩ，固定电阻R2电阻值为1-2KΩ。在测量-50～-60dBm范围内的光功率值时由于受光电转换器PD的暗电流影响将带来较大 误差，通过调整暗电流补偿可变电阻R1的阻值进行硬件的校准。
运算放大器U1与运算放大器U2之间接有滤波电容C3，即滤波电容C3一端同时连接运算放大器U1的输出端与运算放大器U2的同相输入端，滤波电容C3另一端接地。在本实用新型优选实施例中，滤波电容C3的电容值为10-100pF，以滤除电路噪声。
运算放大器U2的输出端与电压采集器的输入端相连，通过运算放大器U2为电压采集器提供较大的输入阻抗。电压采集器的输出端与微控制器的输入端连接。在本实用新型优选实施例中，三极管T1为PNP型三极管。
本实用新型的电流输入输出关系如下，电流关系为：IT＝IPD+IR，三极管T1基极接运算放大器反相输入端，即虚地电。因此运算放大器U1的输出电压VOUT＝VBE，VBE为三极管基射极电压。而三极管基射极电压VBE＝VTln(IT/IS )，其中VT为温度电压当量，IS为基射极PN结反相饱和电流。由此得出运算放大器U1的输出电压VOUT＝VTln[(I PD +I R)/IS ]。通过运算放大器U1与三极管T1的对数运算将光电变换器的非线性输出电流转换为线性关系。既扩大了光电采集电路的检测范围，也省掉了微控制单元采集电压后需要做复杂的对数运算，以此加快了光功率采集的速度。
本实用新型通过有效地利用三极管PN结的电压特性，实现了快速的光电信号变换，且具备暗电流补偿电路。与现有电路相比，本实用新型有效简化了电路结构，无需控制器进行挡位与复杂对数运算，提高了光电检测速度，降低了电路布局布线难度，并且节省了电路成本，测量范围广，适用于高速采集的应用场合。
需要说明的是，尽管以上本实用新型所述的实施例是说明性的，但这并非是对本实用新型的限制，因此本实用新型并不局限于上述具体实施方式中。在不脱离本实用新型原理的情况下，凡是本领域技术人员在本实用新型的启示下获得的其它实施方式，均视为在本实用新型的保护之内。

Claims (5)

1.一种光电检测电路，包括光电转换器PD、增益放大器、电压采集器以及微控制器；其中光电转换器PD连接增益放大器的输入端，增益放大器的输出端连接电压采集器的输入端，电压采集器的输出端与微控制器连接；其特征在于：
所述增益放大器包括运算放大器U1-U2、三极管T1和相位补偿电容C2；
运算放大器U1的反相输入端形成增益放大器的输入端；三极管T1的基极和集电极连接运算放大器U1的反相输入端，三极管T1的发射极连接运算放大器U1的输出端；相位补偿电容C2的两端分别连接三极管T1的集电极和发射极；
运算放大器U1的同相输入端接地，运算放大器U1的输出端连接运算放大器U2的同相输入端；运算放大器U2的反相输入端和运算放大器U2的输出端短接后，成增益放大器的输出端。
2.根据权利要求1所述的一种光电检测电路，其特征在于：所述增益放大器还进一步包括暗电流补偿可变电阻R1和固定电阻R2；暗电流补偿可变电阻R1的一端连接运算放大器U1的反相输入端，暗电流补偿可变电阻R1的另一端和可变端与固定电阻R2的一端相连，固定电阻R2的另一端接地。
3.根据权利要求1或2所述的一种光电检测电路，其特征在于：所述增益放大器还进一步包括滤波电容C1；该滤波电容C1一端连接光电转换器PD和运算放大器U1的反相输入端，滤波电容C1另一端接地。
4.根据权利要求1或2所述的一种光电检测电路，其特征在于：所述增益放大器还进一步包括滤波电容C3；该滤波电容C3一端连接运算放大器U1的输出端与运算放大器U2的同相输入端，滤波电容C3另一端接地。
5.根据权利要求1或2所述的一种光电检测电路，其特征在于：所述三极管T1为PNP型三极管。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108829171A (zh) * 2018-07-24 2018-11-16 烽火通信科技股份有限公司 一种消除监控光电二极管暗电流的装置及方法

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