[发明专利]一种用于空间光电测量仪器的大动态范围弱电流放大电路

说明书

技术领域

本发明涉及电子学领域，具体涉及一种航空、航天用空间大动态范围光电测量仪器中的弱电流信号放大电路。

背景技术

目前，弱电流放大电路是光电测量仪器的核心组成部分，众多大动态范围光电测量仪器电路主要包括：放大器，即前置放大器、主放大器、数字处理电路等。要进行大动态范围信号输入的测量，必须改变放大器的放大倍数，而放大器的放大倍数是通过改变放大器的反馈电阻来实现。因此，反馈电阻的大变化范围阻值切换是实现光电测量仪器大范围动态测量功能的核心部件。

在地面上应用的光电测量仪器中，放大器反馈电阻的阻值可以采用继电器切换来改变，以改变放大器的放大倍数。但是在空间光电测量仪器应用中，继电器存在寿命问题，频繁的放大倍数改变操作会使继电器触点很快达到寿命失效，影响仪器的正常运行；而且，继电器失效后，无法更换维修；因此，继电器不能满足空间仪器长寿命、高可靠性的使用要求。虽然模拟开关可替代继电器的切换功能，但其在断开时不能做到阻值无穷大，会影响整机性能指标，从而限制了其在空间光电测量仪器中的应用。

发明内容

本发明为解决现有空间光电测量仪器中弱电流放大器实现大范围量程切换电路困难的问题，提供一种用于空间光电测量仪器的大动态范围弱电流放大电路。

一种用于空间光电测量仪器的大动态范围弱电流放大电路，包括第一级放大电路、第二级放大电路和第三级放大电路，它还包括第一模拟开关、第二模拟开关和第三模拟开关；弱电流信号输入端与所述第一级放大电路的输入端连接，所述第一级放大电路的输出端分别与第二级放大电路的输入端、第一模拟开关的信号输入端连接；所述第二级放大电路的输出端分别与第三级放大电路的输入端、第二模拟开关的信号输入端连接，第三级放大电路的输出端与第三模拟开关的信号输入端连接；所述第一模拟开关的信号输出端、第二模拟开关的信号输出端和第三模拟开关的信号输出端同时与信号输出端连接。

本发明的工作原理：本发明采用模拟开关对光电测量中弱电流信号放大电路量程的大范围切换控制；实现了对大动态范围弱电流的高性能放大，所述弱电流信号通过第一级放大电路的放大后，转换为电压信号，在所述的第一级放大电路的输出端输出一个电压值与输入电流信号成比例的电压信号，并将此电压信号作为一个可选量程信号连接到第一模拟开关的信号输入端，所述第一级放大电路的输出与输入的弱电流信号反相，并与第二级放大电路中的第二放大器的正输入端连接；所述第二级放大电路为比例放大电路，对第一级放大电路的输出的电压信号进一步放大；第二级放大电路的输出与输入同相，将输出的电压信号作为一个可选量程信号连接到第二模拟开关的信号输入端，第二级放大电路的输出端连接到第三级放大电路的第三放大器的正输入端；所述第三级放大电路为比例放大电路，对第二级放大电路的输出电压信号进一步的放大，所述第三级放大电路的输出与输入同相，同样将输出的电压信号作为一个可选量程信号连接到第三模拟开关的输入端。

所述每个模拟开关由地址信号控制，根据输入的弱电流信号的大小选择某一个模拟开关的信号输入端的信号，然后连接到输出信号端。而其它两个模拟开关的输入端的信号与输出端断开，并不影响输出信号的大小，也不会改变第一级放大电路、第二级放大电路以及第三级放大电路的工作状态。

本发明的有益效果：本发明采用三个模拟开关对三个串联在一起的放大电路的输出进行切换，实现了光电测量中弱电流信号放大电路量程的大范围切换控制；所述模拟开关连接在放大电路的输出端，对三个放大电路的输出进行选通切换，而不是连接在放大电路的反馈回路中，避免了模拟开关漏电流对放大电路性能的影响；通过地址信号进行控制，实现了电路的软切换控制，本发明所述装置不含机械动作元件，响应速度快，电路结构简单，损耗小，寿命长，噪声干扰小，可靠性高；本发明装置是一种放大倍数切换控制灵活的大动态范围弱电流放大电路。

附图说明

图1为本发明所述的一种用于空间光电测量仪器的大动态范围弱电流放大电路的结构示意图；

图2为本发明所述的一种用于空间光电测量仪器的大动态范围弱电流放大电路的电路原理图。

图中：1、第一放大器，2、第二放大器，3、第三放大器，4、第一模拟开关，5、第二模拟开关，6、第三模拟开关，7、第一级放大电路，8、第二级放大电路，9、第三级放大电路，A、弱电流信号输入端，B、信号输出端。

具体实施方式