專利名稱：激光接收器用脈沖放大處理器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及--種脈沖放大處理器,尤指--種對微小電壓信號進行放大、處理 后產(chǎn)生均等寬度的TTL脈沖信號的激光接收器用脈沖放大處理器。
背景技術(shù)：
目前，由大到小的信號處理方案一般采用較復(fù)雜的中頻放大器和運算放大器8FZ30 對信號放大、再由高精度電壓比較器LM361進行比較，最后由單穩(wěn)態(tài)多諧震蕩器進行脈寬處 理,之前還有自動增益控制線路，降噪線路等，其線路結(jié)構(gòu)復(fù)雜,信號檢測只能檢測到大于 IOmV的信號,在實際用于小信號處理時，只能檢測到大于20mV的信號,且體積龐大，占用面積 200mm2,且采用普通PCB板設(shè)計，使用封裝好的成品電路制作,成本較高,不利于推廣和使用。

實用新型內(nèi)容為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷,本實用新型提供一種信號檢測值小，體積也小,且成本大 幅下降的激光接收器用脈沖放大處理器。為此，采用如下技術(shù)方案一種激光接收器用脈沖放大處理器，包括信號處理模 塊、TTL控制信號模塊和電源供電模塊，所述信號處理模塊包括一級放大器、二級放大器、功 率放大器、整形電路、AGC自動增益控制線路及高壓驅(qū)動電路；其信號傳遞激光探測器輸 出的脈沖信號進入一級放大器的同時,啟動TTL信號控制模塊和AGC自動增益控制線路， 將所述脈沖信號的小信號放大，大信號被抑制后，再進入二級放大器，該放大倍數(shù)確定為2 倍；之后進入功率放大器，增強功率后，進入整形電路，輸出固定脈寬的負脈沖信號，該負脈 沖信號可以通過計算機識別和采集，同時進入高壓驅(qū)動電路,用來驅(qū)動激光探測器的高壓 源；所述電源供電模塊的供電信號是輸入的士 12V電源，經(jīng)過電源濾波電路后，通過 電容C7、C8的旁路濾波后:+12V為AGC自動增益控制線路供電,+12V電源再通過微阻抗R1， 需要再一次電容Cl、C2的旁路，為一級放大器供電,再通過微阻抗R2和電容C3、C4旁路為 二級放大器供電,再通過微阻抗R3和C5、C6旁路為功率放大器供電；輸入的+12V進入電源 變換電路的穩(wěn)壓源W1、W2、W3，穩(wěn)到6V和5V，6V輸出將為激光探測器供電，5V為整形電路和 高壓驅(qū)動電路供電；42V穩(wěn)壓到 6V后輸出為激光探測器供電，所有穩(wěn)壓后的電源都需要 電容 C9、C10、Cl 1、C12、C13、C14 的旁路。本實用新型可以將信號幅度為ImV 5000mV,脈寬小于IOOns的脈沖信號轉(zhuǎn)換為 脈沖寬度固定為140ns的TTL信號，同時不會產(chǎn)生噪聲，且使信號檢測值縮小到10mV，體積 降至15mm2，生產(chǎn)成本可降低10倍；由于本發(fā)明采用混合集成電路制造技術(shù)設(shè)計，元器件采 用裸芯，電阻元件采用厚膜電阻,硅鋁絲壓焊,結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高，使用方便、易于推廣。

圖1是本實用新型的電路原理框圖；[0008]圖2是本實用新型中頻放大器L1590的電路圖；圖3是本實用新型一級放大器的電路圖；圖4是本實用新型整形電路的電路圖；圖5是本實用新型電源供電模塊的電路圖；圖6是本實用新型各個信號的波形圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明。參照圖1, 一種激光接收器用脈沖放大處理器,包括信號處理模塊、TTL控制信號模塊和電源供電模塊，所述信號處理模塊包括一級放大器2、二級放大器3、功率放大器4、 整形電路5、AGC自動增益控制線路7及高壓驅(qū)動電路8 ；其信號傳遞激光探測器輸出的脈 沖信號1進入一級放大器2的同時,啟動TTL信號控制模塊13和AGC自動增益控制線路7, 將所述脈沖信號1的小信號放大,大信號被抑制后，再進入二級放大器3,該放大倍數(shù)確定 為2倍；之后進入功率放大器4，增強功率后，進入整形電路5，輸出固定脈寬的負脈沖信號 6,該負脈沖信號6可以通過計算機識別和采集，同時進入高壓驅(qū)動電路8，用來驅(qū)動激光探 測器的高壓源；參照圖5,所述電源供電模塊的供電信號是輸入的士 12V電源12,經(jīng)過電源濾波 電路9后，通過電容C7、C8的旁路濾波后+12V為AGC自動增益控制線路7供電，+12V電 源再通過微阻抗Rl，需要再一次電容C1、C2的旁路，為一級放大器2供電，再通過微阻抗R2 和電容C3、C4旁路為二級放大器3供電,再通過微阻抗R3和C5、C6旁路為功率放大器4供 電；輸入的+12V進入電源變換電路10的穩(wěn)壓源W1、W2、W3,穩(wěn)到6V和5V,6V輸出將為激光 探測器供電，5V為整形電路5和高壓驅(qū)動電路8供電；-12V穩(wěn)壓到-6V后輸出為激光探測 器供電，所有穩(wěn)壓后的電源都需要電容C9、CIO、Cll、C12、C13、C14的旁路。參照圖2、圖3，所述一級放大器2是一款具有AGC自動增益控制的中頻放大器,其 由中頻放大器L1590和電容C6、上拉電阻R10、濾波后的供電電源構(gòu)成；所述脈沖信號1輸 入后，通過電容C6的耦合后進入中頻放大器L1590 ；L1590是一款具有AGC自動增益控制的 中頻放大器,用于脈沖信號的放大和處理，芯片采用特殊的雙極性硅工藝手段制作，工作頻 率提高到120MHZ,該中頻放大器L1590的1腳和3腳為差分輸入結(jié)構(gòu),三極管Ql和Q2為輸 入線性放大功能,其集電極電壓,可以由中頻放大器L1590的2腳、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9 常規(guī)連接形成的射極輸出器確定，該集電極電壓同時也是輸出三極管Q13、Q14、Q15、Q16的 工作點，通過它的電壓高低可以確定增益的大?。恢蓄l放大器L1590的2腳為AGC控制腳， 可以輸入一定范圍的電壓,用來和射極輸出器一起控制三極管Ql和Q2的集電極電壓，實現(xiàn) AGC自動增益的控制；中頻放大器L1590的的基準由電阻RU R2、R4、R5、R6、R7和二極管DU D2、D3構(gòu) 成，分別供給AGC線路、和三極管Ql和Q2的基極，即為三極管Ql和Q2的工作點，三極管Ql 和Q2的工作點受到基準和射極輸出器的雙重控制，基準的高低用來確定AGC控制能力，而 射極輸出器直接控制增益的大??；信號通過輸入的差分結(jié)構(gòu)放大后進入輸出放大區(qū)，由四 個三極管Q13、Q14、Q15、Q16構(gòu)成，中頻放大器L1590的5腳和6腳差分輸出，輸出三極管 Q14和Q15集電極開路輸出方式，需上拉電阻。當(dāng)中頻放大器L1590的2腳懸空時，由射極輸出器和基準確定的放大用的三極管Q1、Q2、Q13、Q14、Q15、Q16工作點最優(yōu)，因此增益也最 大，當(dāng)中頻放大器L1590的2腳有電流進入時，工作點電壓偏移，增益降低，當(dāng)輸入電流較大 時，偏移嚴重,導(dǎo)致三極管不工作，從而實現(xiàn)AGC自動增益控制?？傮w來講，中頻放大器Ll590的放大三極管為Q1、Q2、Q13、Q14、Q15、Q16,Q1、Q2為 輸入放大器力13、014、015、016為輸出放大器,其輸入放大器的工作點由基準和射極輸出器 共同確定，輸出放大器的工作點由射極輸出器確定，2腳可以通過外圍的電壓或電流信號進 入器件后實現(xiàn)增益的靈活控制。電路在1.0MHZ時,具有電壓增益為50DB, 60MHZ時，電壓增益為45DB, 100MGZ時，電 壓增益為35DB。中頻放大器L1590電源電壓VCC為5V—13V，當(dāng)VCC為12V時，中頻放大器L1590
具有最大的增益。AGC的控制為電流控制模式，因此，在沒有串聯(lián)電阻的情況下，電壓從50DB到-60DB,只需要大約0. 2 0. 4V的電壓，電流在100UA時,增益大約為-60DB,在串接電阻 的情況下，AGC電壓的控制范圍可以高達24V甚至以上。所述耦合電容C6的容值確定為200PF，輸出端上拉電阻RlO確定為1K，此時能輸 出最大的電壓增益。中頻放大器L1590的另一輸出端同時連接到電源,能保證增益的穩(wěn)定 和電壓信號的最大輸出，差分輸入的兩端,使用鍺二極管,二極管選為IN60,該二極管具有 結(jié)電容小、正向壓降小的特點，能在大信號時，將輸入信號衰減到300MV左右，小信號時，能 保證小信號電壓不衰減。參照圖4,所述整形電路5采用二輸入四與非斯密特觸發(fā)器74LS132,其是具有斯 密特觸發(fā)功能的門電路；該74LS132的1、2腳為輸入腳,3腳為輸出腳,2腳和3腳連接電阻 R4，2腳對地連接電容Cl。信號經(jīng)一級、二級放大后，進入電壓比較和脈寬固定功能，即整形電路5，首先,通 過電容ClO的耦合，ClO容值確定為1000PF,進入74LS132,該74LS132通常用于上升下降 沿較緩的與非門信號處理，邏輯關(guān)系為Y = A*B/,本發(fā)明用于諧振電路，電阻Rl、R2、R3決 定諧振點，D2為硅二極管，其溫漂和74LS132完全一致，因此，當(dāng)溫度變化后，RU R2、R3電 阻決定的基準電壓，同74LS132的諧振點變化一致。74LS132的1、2腳為輸入腳，3腳為輸 出腳,本線路中，2腳和3腳連接電阻R4, 2腳對地連接電容Cl,為了使得輸出的負脈沖寬 度為140ns,電阻R4阻值采用510 Ω ,電容Cl的容值為100PF。諧振工作原理為當(dāng)1腳輸 入的電壓值為低電平(低于諧振點)時，依據(jù)邏輯關(guān)系Y = A*B/ = 1 = 0*Β/，3腳輸出確 定為高電平，當(dāng)1腳輸入的電壓值為高電平(高于諧振點)時,依據(jù)邏輯關(guān)系Υ = Α*Β/ = 1*Β/，輸出腳3的電平不能確定，當(dāng)輸入腳1為低電平時變化為高電平時,輸出先為高電平， 輸出腳3通過電阻R4和輸入腳2連在一起,2腳對地接了電容Cl,輸出高電平通過電阻R4 對Cl充滿電后，2腳變?yōu)楦唠娖?，依?jù)邏輯關(guān)系Υ = Α*Β/ = 1*1/ = 0，輸出為變?yōu)榈碗娖剑?C2通過R4對輸出放電，放電結(jié)束后，2腳又變?yōu)榈碗娖?，依?jù)邏輯關(guān)系Υ = Α*Β/ = 0*Β/ = 1,輸出又變?yōu)楦唠娖剑@樣就形成了諧振。整形電路的工作原理是當(dāng)輸入的電平信號低于電路的諧振點時,輸出為高電平， 當(dāng)輸入電平高于諧振點時，輸出一固定頻率的振蕩波形，波形周期(也就是脈寬)由Cl和 R4決定，頻率的占空比大約為50%。因此，當(dāng)輸入一脈沖信號，該脈沖的中心點在諧振點以上時(高于大約40MV即可),為振蕩波形，由于電阻R4、電容Cl的充放電效果,振蕩脈沖的 寬度大于輸入脈沖的寬度，此時，輸出出現(xiàn)低電平，當(dāng)還沒有完成低電平時，由于輸入信號 脈寬很窄，該輸入的信號就改變?yōu)榈碗娖?，但輸出繼續(xù)為低電平,直到振蕩波形改變?yōu)楦唠?平時結(jié)束；當(dāng)?shù)陀谥C振點時(低于大約40MV即可)，為持續(xù)高電平,這樣就完成了一個脈沖 的采集和脈沖寬度的處理,而脈沖寬度由Cl和R4的大小決定。 本發(fā)明電路的生產(chǎn)按以下工藝流程進行元器件篩 選一激光劃片一基片尺寸檢驗 —掩膜制作一掩膜檢驗一絲網(wǎng)印刷一烘焙一印刷檢驗一燒結(jié)一基片檢驗(包括印刷質(zhì)量 和基片電特性檢驗)一外殼檢驗(包括密封檢漏抽檢)一裝架一裝架檢驗一再流焊一再流 焊檢驗爿清洗一裝配爿裝配檢驗一烘培爿鍵合(壓焊)一鍵合檢驗一試測一動態(tài)調(diào)校一初 測一封蓋一密封檢漏一標(biāo)識打印一成品中測試一成品篩選一成品終測。
權(quán)利要求一種激光接收器用脈沖放大處理器，包括信號處理模塊、TTL控制信號模塊和電源供電模塊，其特征在于所述信號處理模塊包括一級放大器(2)、二級放大器(3)、功率放大器(4)、整形電路(5)、AGC自動增益控制線路(7)及高壓驅(qū)動電路(8)；其信號傳遞激光探測器輸出的脈沖信號(1)進入一級放大器(2)的同時，啟動TTL信號控制模塊(13)和AGC自動增益控制線路(7)，將所述脈沖信號(1)的小信號放大，大信號被抑制后，再進入二級放大器(3)，該放大倍數(shù)確定為2倍；之后進入功率放大器(4)，增強功率后，進入整形電路(5)，輸出固定脈寬的負脈沖信號(6)，該負脈沖信號(6)可以通過計算機識別和采集，同時進入高壓驅(qū)動電路(8)，用來驅(qū)動激光探測器的高壓源；所述電源供電模塊的供電信號是輸入的±12V電源(12)，經(jīng)過電源濾波電路(9)，通過電容C7、C8的旁路濾波后+12V為AGC自動增益控制線路(7)供電，+12V電源再通過微阻抗R1，需要再一次電容C1、C2的旁路，為一級放大器(2)供電，再通過微阻抗R2和電容C3、C4旁路為二級放大器(3)供電，再通過微阻抗R3和C5、C6旁路為功率放大器(4)供電；輸入的+12V進入電源變換電路(10)的穩(wěn)壓源W1、W2、W3，穩(wěn)到6V和5V，6V輸出將為激光探測器供電，5V為整形電路(5)和高壓驅(qū)動電路(8)供電；-12V穩(wěn)壓到-6V后輸出為激光探測器供電，所有穩(wěn)壓后的電源都需要電容C9、C10、C11、C12、C13、C14的旁路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光接收器用脈沖放大處理器，其特征在于所述一級放大 器(2)是一款具有AGC自動增益控制的中頻放大器,其由中頻放大器L1.590和電容C6、上拉 電阻R10、濾波后的供電電源構(gòu)成；所述脈沖信號(1)輸入后,通過電容C6的耦合后進入中 頻放大器L1590 ；該中頻放大器L1590的1腳和3腳為差分輸入結(jié)構(gòu)，三極管Ql和Q2為輸 入線性放大功能，其集電極電壓，可以由中頻放大器L1590的2腳、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9 常規(guī)連接形成的射極輸出器確定，該集電極電壓同時也是輸出三極管Q13、Q14、Q15、Q16的 工作點,通過它的電壓高低可以確定增益的大??；中頻放大器L1590的2腳為AGC控制腳， 可以輸入一定范圍的電壓，用來和所述射極輸出器一起控制三極管Ql和Q2的集電極電壓， 實現(xiàn)AGC自動增益的控制；中頻放大器Ll590的的基準由電阻Rl、R2、R4、R5、R6、R7和二極管Dl、1)2、D3構(gòu)成，分 別供給AGC線路、和三極管Ql和Q2的基極，即為三極管Ql和Q2的工作點，三極管Ql和 Q2的工作點受到基準和射極輸出器的雙重控制，基準的高低用來確定AGC控制能力，而射 極輸出器直接控制增益的大??；信號通過輸入的差分結(jié)構(gòu)放大后進入輸出放大區(qū)，由四個 三極管Q13、Q14、Q15、Q16構(gòu)成，中頻放大器Ll590的5腳和6腳差分輸出，輸出三極管Q14 和Q15集電極開路輸出方式,需上拉電阻。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光接收器用脈沖放大處理器，其特征在于所述耦合電容 C6的容值確定為200PF，輸出端上拉電阻RlO確定為1K，此時能輸出最大的電壓增益。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光接收器用脈沖放大處理器,其特征在于所述整形電 路(5)采用二輸入四與非斯密特觸發(fā)器74LS132,其是具有斯密特觸發(fā)功能的門電路；該 74LS132的1、2腳為輸入腳，3腳為輸出腳，2腳和3腳連接電阻R4，2腳對地連接電容Cl。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光接收器用脈沖放大處理器，其特征在于為了使得輸出 的負脈沖寬度為140ns,電阻R4阻值采用510 Ω ,電容Cl的容值為IOOPF0
專利摘要一種激光接收器用脈沖放大處理器，包括信號處理模塊、TTL控制信號模塊和電源供電模塊，所述信號處理模塊的信號傳遞脈沖信號進入一級放大器的同時，啟動TTL信號控制模塊和AGC自動增益控制線路，將所述脈沖信號的小信號放大，大信號被抑制后，再進入二級放大器，該放大倍數(shù)確定為2倍；之后進入功率放大器，增強功率后進入整形電路，輸出固定脈寬的負脈沖信號，該信號通過計算機識別和采集并進入高壓驅(qū)動電路，驅(qū)動激光探測器的高壓源。本實用新型將信號幅度為1mV～5000mV，脈寬小于100ns的脈沖信號轉(zhuǎn)換為脈沖寬度固定為140ns的TTL信號，同時不會產(chǎn)生噪聲，且使信號檢測值縮小到10mV，體積降至15mm2，生產(chǎn)成本降低10倍。
文檔編號H03G3/20GK201557084SQ20092035052
公開日2010年8月18日 申請日期2009年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月15日
發(fā)明者李應(yīng)龍, 李文軍, 李蕭, 楊保書, 王斌英, 王林, 王耀林, 王雪梅, 黃美鈺 申請人:天水天光半導(dǎo)體有限責(zé)任公司