[发明专利]一种基于锁相放大器的光电探测组件电源抑制比测试系统

权利要求书

1.一种基于锁相放大器的光电探测组件电源抑制比测试系统，其特征在于，包括噪声注入加法电路模块、光电探测组件和锁相放大器；

噪声注入加法电路包括信号发生器、第一级运算放大器、直流稳压电源和第二级运算放大器；

信号发生器为交流信号源，输出信号至第一级运算放大器，经过第一级运算放大器后的信号频率不变，幅值变为原来的两倍，该信号与直流稳压电源产生的直流电压信号经过第二级运算放大器组成的同相加法电路进行叠加，作为光电探测组件的供电电压；

噪声注入加法电路模块模拟电源噪声注入，输出端接光电探测组件的+5V/-5V电源电压输入端，光电探测组件的输出端接入锁相放大器的信号输入端作输入信号，噪声注入加法电路模块中的信号发生器的输出端接入锁相放大器的参考信号端，锁相放大器解调光电探测组件的输出信号中与噪声注入加法电路模块注入的交流信号同频的交流噪声大小，此噪声即为电源噪声经过光电探测组件的噪声；

噪声注入加法电路各级信号的幅值和频率的关系具体为：

(1)第一个功率运算放大器组成的放大电路中：

在第一个功率运算放大器中运算放大器同相输入端的电容和电阻组成高通滤波器，其传递函数为：

其中，C₅为第一级功率运算放大器同相输入端与信号发生器相连接的电容，R₉为电容C₅和运算放大器同相输入端相连的接地电阻，A为C₅和R₉组成的高通滤波器的传递函数，V₂为第一级功率运算放大器同相输入端电压，V₁为信号发生器产生的交流电压，f₁为信号发生器产生的交流电压的频率值，为高通滤波器的截止频率，其幅频特性为：

当w＞＞w_L时交流信号无损失的通过，此时V₁＝V₂且f₁＝f₂；

根据运算放大器“虚短”的概念，且不考虑运算放大器本身的漂移问题，各级电压关系如下：

其中，V₃为第一级功率运算放大器反相输入端电压，f₃为该处信号的频率值，f₂为第一级功率运算放大器同相输入端信号的频率值；

根据运算放大器“虚断”概念得到V₃和V₄的关系：

其中，V₄为第一级功率运算放大器的输出端电压，f₄为第一级功率运算放大器的输出端信号的频率值；R₁₀为反相输入端的接地电阻，R₁₁为放大器反相输入端与输出端之间的反馈电阻，取R₁₀＝R₁₁，则有V₄＝2V₃且f₄＝f₃，该放大电路将从信号发生器发出的交流信号的幅值放大了两倍，频率不变；

(2)第二级运算放大器组成的加法电路中：

根据运算放大器的“虚短”和“虚断”概念，V₄、V₅、V₆、V₇和V₈之间的关系为：

其中，V₅为噪声注入加法电路的直流供电电压，V₆为第二级功率运算放大器正相输入端电压，V₇第二级功率运算放大器反相输入端电压，V₈为进入光电探测组件的电压，R₁₂为第一级功率运算放大器输出端与第二级功率运算放大器同相输入端相连的电阻，R₁₃为直流供电电源与二级功率运算放大器同相输入端相连的电阻，R₁₄为第二级功率运算放大器反相输入端的接地电阻，R₁₅为放大器反相输入端与输出端之间的反馈电阻；取R₁₂＝R₁₃，R₁₅＝R₁₄，则有V₈＝2V₇＝2V₆＝V₄+V₅，且有f₈＝f₄+f₅，f₅为噪声注入加法电路的直流供电电压信号的频率值；第二级运算放大器实现交流信号和直流信号的叠加；f₈为参加调制解调的频率；

由两级运算放大器组成的加法放大电路实现了对直流供电电源的模拟噪声注入。