因一级放大倍数为8位,选择电阻RJ一10Rz,由此可得运放输出为:
第2级放大器A。根据输入电平在宽范围改变增益,经过2级放大器把光电晶体管VT的入射光电平放大到足够检测到的电平,再经过同步检波器与低通滤波器后加到A 比较器的同相输入端,与加在反相输入端通过R 设定的电压进行比较,若超过Rr 设定的电压,A 输出高电平,最后经2级反相器整形输出 。
4 光传感器放大电路的改进
近年来,数字电路呈主导应用,但是,信号的检出、测量等还是模拟信号,因此,必须对此类放大器进行深入研究。采用运算放大器设计的传感器放大电路其改进的措施主要有:
(1)负反馈特性
对于多级级联的放大器电路,为防止巴克豪森振荡,负反馈不可太深,同时引入相位补偿电容。
(2)电源电压选用
包含直流的低频放大电路,其输出电压通常在5~10 V,因此,如果要求较高的输出电平,运算放大器的直流电压应选择大于10 V 以上,这样可以避免放大器输出峰值超过电源电压而形成电源的波动。同时,物联网的应用场合大部分是微弱信号,因此,必须充分考虑电源去耦,通常在直流电源进入运放之前加入100 Ω去耦电阻。
(3)输入滤波器设计
对于高精度mV 级的DC放大器 ,其各种交流干扰都将成为放大器寄生信号的重要信号源,因此,必须在运算放大器的输入端加输入滤波器,通常由一个大电阻(4.7 kΩ)和一个小电容(3.3μF)构成RC滤波,如图3所示。
5 结语
本文给出的放大器的设计理论和方法主要适用光传感器应用场合,以三级独立和关联设计为特点,通过驱动电路、阻抗设计、负反馈、滤波设计、电源低耗设计、整形输出等技术的引入,使放大器具有低噪声、灵敏度高、波动性好、低能耗、微型化、寿命长等特点。