[发明专利]一种差分滤光补偿电路及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种滤光电路，具体的讲，涉及一种差分滤光补偿电路及其实现方法。

背景技术

光电检测技术是一门检测光电信号的技术，目前的光电检测技术要求既能识别背景灯、又能识别信号光源。目前的光电检测技术不可缺少的一门技术即是差分滤光补偿技术，该技术的核心在于能够识别背景灯和信号光源。

现有的差分补偿电路是由混合光源、可见光单色光元或激光光源，主辅光电检测传感器；主辅光电信号I/V转换电路、主辅放大电路、差分电路组成。系统中主辅光电检测传感器安装在同一背景光中，主光电检测传感器获取由光源经过光学系统而来的光信号与背景光的叠加，辅光电检测传感器只接收背景光信号，最后，将主辅光电检测传感器的信号经过I/V转换和放大后在后级放大电路进行差分，从而消除环境光的影响。

然而这种传统方法存在很大的问题：在信号采集部分需要两块光电检测传感器，这种传感器造价高、耗费成本，提高了整体系统的成本费用，同时两块光电检测传感器的参数具有不一致性，采集后还要进行两个传感器的数据修正，这样会引入系统误差，增加系统不稳定性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中在信号采集部分需要两块光电检测传感器导致造价高的同时增加系统不稳定性的缺陷，提供一种差分滤光补偿电路及其实现方法解决上述缺陷。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种差分滤光补偿电路，包括将光信号转换成电信号的一个光电二极管GD1，输入端与该光电二极管GD1连接的光电信号转换电路，与光电信号转换电路的输出端相连且完成信号放大的放大电路，与放大电路输出端相连的差分运放电路，其中该放大电路共有两个输出端，一个输出端与差分运放电路相连，另一个输出端与输入端之间还连接有背景光采样保持电路。

为了完成光电信号转换电路的功能，所述光电信号转换电路包括由电阻R1、电阻R3和电阻R4组成的T型网络和正输入端与所述光电二极管GD1正输入端相连、负输入端与光电二极管GD1输出端相连的运放芯片U1，该运放芯片U1的正输入端和光电二极管GD1的输入端之间还连接有相互并联的电阻R15和电容C1，且电阻R1的一端分别与电阻R3的一端和电阻R4的一端相连，电阻R3的另一端接地，电阻R1的另一端接运放芯片U1的负输入端，电阻R4的另一端接运放芯片U1的输出端，运放芯片U1的输出端与放大电路相连。

为了完成放大电路的功能，所述放大电路包括正输入端与运放芯片U1输出端相连的包含两个运算放大器的运放芯片U2和单刀三掷开关S1，该运放芯片U2的负输入端通过电阻R6接地，同时运放芯片U2的第一负输入端与单刀三掷开关S1的输入端相连、第二输出端与差分运放电路相连，且所述背景光采样保持电路连接在该运放芯片U2的第二正输入端和第一输出端之间，该第一输出端连接背景光采样保持电路的输出端，该单刀三掷开关的三个输出端分别串联有电阻R8、电阻R9和电阻R10的一端，电阻R8、电阻R9和电阻R10的另一端两两相连。

为了实现背景光信号检测和光源信号的检测分离，所述背景光采样保持电路包括连接在运放芯片U2的第二正输入端和第一输出端之间并依次串联的电子开关K1、电阻R7、二极管D2，一端与二极管D2的负极相连、另一端接地的高绝缘电容C2，二极管D2的负极还与运放芯片U2第二正输入端相连，该运放芯片U2的第二负输入端连接第二输出端，电子开关K1受CNT控制。

为了实现差分运放电路的功能，所述差分运放电路包括负输入端与运放芯片U2第二输出端相连的运放芯片U3、连接在运放芯片U3的负输入端和输出端之间的电阻R14和一端与高绝缘电容C2相连的电阻R13，所述电阻R13的另一端连接运放芯片U3的正输入端，该运放芯片U3的正输入端与电阻R8另一端之间还连接有电阻R12，该运放芯片U3负输入端和运放芯片U2的第二输出端之间还连接有电阻R11。

进一步的，所述运放芯片U1的输出端与运放芯片U2的正输入端之间还连接有电阻R5。

基于一种差分滤光补偿电路本发明还提供了其实现方法，主要通过以下步骤实现：

（a）采集背景光信号，并通过CNT控制电子开关K1闭合，高绝缘电容C2进行充电；

（b）高绝缘电容C2充电完成后断开电子开关K1并对背景光信号进行放大，与此同时采集光源信号；

（c）光源信号照射在光电二极管上产生电流信号；

（d）该电流信号在光电信号转换电路上被转换成电压信号；

（e）放大电路放大电压信号，并输出放大后的电压信号；