中；
[0037] 微處理器對(duì)各個(gè)控制端口進(jìn)行尋址訪問，控制端口包括：前置放大控制信號(hào)鎖存 端口、多級(jí)調(diào)零偏移信號(hào)端口、放大控制信號(hào)鎖存端口、放大輸出信號(hào)鎖存端口；
[0038] 微處理器為每個(gè)端口分配一個(gè)固定的地址，對(duì)相應(yīng)的地址進(jìn)行讀寫操作，通過(guò)數(shù) 據(jù)總線，將控制信號(hào)分別送入前置放大電路、濾波電路和多級(jí)放大電路；將放大后的模擬信 號(hào)轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)后，送往上位機(jī)的數(shù)據(jù)總線；上位機(jī)根據(jù)噪聲電壓大小計(jì)算調(diào)零偏移電壓 值，通過(guò)DAC將調(diào)零偏移電壓數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)反饋給多級(jí)放大電路。
[0039] 輸入光功率為零時(shí)，微處理器分別檢測(cè)多級(jí)放大電路中每一級(jí)放大電路在兩種工 作波段W及不同檔位時(shí)的輸出噪聲電壓值，根據(jù)所述電壓值計(jì)算每一級(jí)放大電路的調(diào)零偏 移信號(hào)；
[0040] 調(diào)零偏移信號(hào)為每一級(jí)放大電路提供直流信號(hào)偏移電壓，當(dāng)再次檢測(cè)到多級(jí)放大 電路的輸出電壓為零時(shí)，表明已經(jīng)消除了由于光學(xué)系統(tǒng)的雜散光和探測(cè)器自身的暗電流噪 聲的背景噪聲。
[0041] 本實(shí)施例W四級(jí)放大電路為例進(jìn)行說(shuō)明，如圖1所示，采用16位高速微處理器用 于控制采集電路的工作狀態(tài)W及與上位機(jī)的數(shù)據(jù)交換，Si-InGaAs雙色探測(cè)器輸出的電流 信號(hào)經(jīng)前置放大電路轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)抗混疊模擬濾波電路濾除高頻噪聲后，再經(jīng)多 級(jí)放大電路放大，最后經(jīng)過(guò)A/D板進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換上傳到上位機(jī)中。
[0042] 其中，前置放大控制信號(hào)鎖存用于控制工作波段選擇開關(guān)、前置放大電路的放大 倍數(shù)選擇開關(guān)和抗混疊模擬濾波電路的濾波帶寬選擇開關(guān)；四級(jí)調(diào)零偏移信號(hào)通過(guò)D/A為 四級(jí)放大電路提供調(diào)零模擬信號(hào)，W此消除由光學(xué)系統(tǒng)的雜散光和探測(cè)器自身的暗電流引 起的噪聲；放大控制信號(hào)鎖存用于控制四級(jí)放大電路的放大檔位選擇開關(guān)及其帶寬控制電 路的視頻帶寬；放大輸出信號(hào)鎖存用于選擇輸出放大后的信號(hào)。
[0043] 16位高速微處理器對(duì)各個(gè)控制端口進(jìn)行尋址訪問，包括16位前置放大控制信號(hào) 鎖存端口、12位調(diào)零偏移信號(hào)Va端口、12位調(diào)零偏移信號(hào)Ve端口、12位調(diào)零偏移信號(hào)VC端 口、12位調(diào)零偏移信號(hào)Vd端口、16位放大控制信號(hào)鎖存端口、16位放大板輸出信號(hào)選擇開 關(guān)控制端口。
[0044] 微處理器為每個(gè)端口分配一個(gè)固定的地址，對(duì)相應(yīng)的地址進(jìn)行讀寫操作，通過(guò)數(shù) 據(jù)總線，將16位控制信號(hào)送入前置放大電路、抗混疊模擬濾波電路和多級(jí)放大電路；通過(guò) ADC將放大后的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為16位數(shù)字信號(hào)，并送往上位機(jī)的數(shù)據(jù)總線；經(jīng)上位機(jī)處理 將12位調(diào)零偏移電壓數(shù)字信號(hào)經(jīng)DAC轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)反饋給多級(jí)放大電路。 柳4日]前置放大電路為電流轉(zhuǎn)電壓放大，其可選的檔位有的化Ω、l〇kQ、l〇〇kQ、1ΜΩ、 1〇ΜΩ、1〇〇ΜΩ共6檔，由前置放大控制信號(hào)鎖存送入前置放大電路中。放大電路為電壓放 大，可選的檔位有X1倍、X10倍、X100倍、X1000倍、X10000倍共5檔，由放大控制信 號(hào)鎖存送入四級(jí)放大電路中，其中XI倍是指信號(hào)只經(jīng)過(guò)電壓跟隨器而不參與電壓放大直 接輸出，其余4檔分別對(duì)應(yīng)四級(jí)放大電路的輸出信號(hào)放大倍數(shù)。
[0046] 信號(hào)放大控制系統(tǒng)設(shè)有6個(gè)視頻帶寬（VBW1~6)，視頻帶寬控制電路用于控制多 級(jí)放大電路的模擬信號(hào)帶寬。所W控制信號(hào)的檔位選擇組合共有6X5X6 = 180種可選方 案，如圖2所示，為檔位組合選擇方法示意圖，其中指針的指向即為所選檔位，內(nèi)外Ξ個(gè)轉(zhuǎn) 盤分別是前置放大板檔位、放大板檔位和視頻帶寬檔位，轉(zhuǎn)盤順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)檔位變小，逆時(shí)針 轉(zhuǎn)動(dòng)檔位變大。系統(tǒng)首先選擇默認(rèn)的檔位組合送往控制電路，然后監(jiān)測(cè)放大后的輸出信號(hào)， 根據(jù)輸出信號(hào)的大小調(diào)整檔位（即轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)一格），并不斷更新控制信號(hào)，最終直到檢測(cè)到 的輸出電壓大小合適為止。當(dāng)切換雙色探測(cè)器的工作波段選擇開關(guān)時(shí)，系統(tǒng)將立即回到默 認(rèn)的檔位組合，重新計(jì)算和尋找適應(yīng)新的工作波段的控制信號(hào)。
[0047]在狹縫關(guān)閉的情況下，光學(xué)系統(tǒng)的雜散光和探測(cè)器的暗電流在經(jīng)過(guò)放大W后會(huì)產(chǎn) 生明顯的噪聲，需要進(jìn)行預(yù)先調(diào)零。關(guān)閉狹縫即輸入光功率為零時(shí)，系統(tǒng)分別檢測(cè)四級(jí)放大 電路在兩種工作波段W及不同檔位時(shí)的輸出噪聲電壓值f。、fb、f。、fd，根據(jù)公式（1)、（2)、 (3)、（4)計(jì)算調(diào)零偏移信號(hào)VVb、Ve、Vd，其中Vrw為DAC的參考電壓值。
[0052] 調(diào)零偏移信號(hào)￥4、￥^、乂。、乂。是與光學(xué)系統(tǒng)、雙色探測(cè)器、放大處理電路等相關(guān)的，每 臺(tái)儀器都有特定的一組調(diào)零偏移信號(hào)，由其在兩種工作波段W及不同檔位時(shí)的輸出噪聲電 壓值決定。將￥4、￥8、￥。、￥。轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制，其中最高位為符號(hào)位，并按照12位數(shù)字信號(hào)寫入 到DAC，轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，為四級(jí)放大電路的運(yùn)算放大器提供四級(jí)直流信號(hào)偏移電壓，當(dāng)再 次檢測(cè)到放大電路的輸出電壓為零時(shí)，表明已經(jīng)消除了由于光學(xué)系統(tǒng)的雜散光和探測(cè)器自 身的暗電流噪聲的背景噪聲。設(shè)置完成后，系統(tǒng)即可W通過(guò)自檢，從而能夠正常的完成雙色 探測(cè)器的信號(hào)放大。
[0053] 上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范 圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不 需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍W內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種雙色探測(cè)器信號(hào)放大控制系統(tǒng)，其特征是，包括：依次串聯(lián)連接的雙色探測(cè)器 工作波段選擇開關(guān)、前置放大電路、濾波電路、多級(jí)放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、微處理器以及 上位機(jī)； 所述多級(jí)放大電路的每一級(jí)放大電路均通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換電路連接調(diào)零偏移信號(hào)，用于為 多級(jí)放大電路提供調(diào)零模擬信號(hào)； 所述微處理器通過(guò)控制前置放大控制信號(hào)鎖存器實(shí)現(xiàn)對(duì)雙色探測(cè)器工作波段的選擇、 前置放大電路的放大倍數(shù)的選擇以及抗混疊模擬濾波電路濾波帶寬的選擇；所述微處理器 通過(guò)控制放大輸出信號(hào)鎖存選擇輸出放大后的信號(hào)。2. 如權(quán)利要求1所述的一種雙色探測(cè)器信號(hào)放大控制系統(tǒng)，其特征是，所述多級(jí)放大 電路的每一級(jí)放大電路均與視頻帶寬控制電路連接，用于控制多級(jí)放大電路的模擬信號(hào)帶 寬。3. 如權(quán)利要求1所述的一種雙色探測(cè)器信號(hào)放大控制系統(tǒng)，其特征是，所述調(diào)零偏移 信號(hào)的大小根據(jù)每一級(jí)放大電路輸出噪聲電壓值的大小確定。4. 如權(quán)利要求1所述的一種雙色探測(cè)器信號(hào)放大控制系統(tǒng)，其特征是，所述視頻帶寬 的檔位包括VBW1~VBW6。5. 如權(quán)利要求1所述的一種雙色探測(cè)器信號(hào)放大控制系統(tǒng)，其特征是，所述微處理器 通過(guò)控制多級(jí)放大控制信號(hào)鎖存器來(lái)選擇多級(jí)放大電路的放大檔位及其帶寬控制電路的 視頻帶寬。6. 如權(quán)利要求1所述的一種雙色探測(cè)器信號(hào)放大控制系統(tǒng)，其特征是，所述多級(jí)放大 電路為四級(jí)放大電路。7. 如權(quán)利要求1所述的一種雙色探測(cè)器信號(hào)放大控制系統(tǒng)，其特征是，所述前置放大 電路為電流轉(zhuǎn)電壓放大電路，所述前置放大電路的放大倍數(shù)選擇檔位包括：lkΩ、l〇kΩ、 1〇〇1?Ω、1ΜΩ、1〇ΜΩ和100ΜΩ;所選檔位通過(guò)前置放大控制信號(hào)鎖存送入前置放大電路 中。8. 如權(quán)利要求1所述的一種雙色探測(cè)器信號(hào)放大控制系統(tǒng)，其特征是，所述多級(jí)信號(hào) 放大電路為電壓放大電路，所述多級(jí)信號(hào)放大電路的放大倍數(shù)選擇檔位包括：X1倍、X10 倍、X100倍、X1000倍、X10000倍；所選檔位通過(guò)多級(jí)放大控制信號(hào)鎖存送入多級(jí)級(jí)放大 電路中。9. 一種如權(quán)利要求1所述的雙色探測(cè)器信號(hào)放大控制系統(tǒng)的方法，其特征是，包括： 雙色探測(cè)器輸出的電流信號(hào)經(jīng)前置放大電路轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)抗混疊模擬濾波電 路濾除高頻噪聲后，再經(jīng)多級(jí)放大電路放大，最后經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路上傳到上位機(jī)中； 微處理器對(duì)各個(gè)控制端口進(jìn)行尋址訪問，控制端口包括：前置放大控制信號(hào)鎖存端口、 多級(jí)調(diào)零偏移信號(hào)端口、放大控制信號(hào)鎖存端口、放大輸出信號(hào)鎖存端口； 微處理器為每個(gè)端口分配一個(gè)固定的地址，對(duì)相應(yīng)的地址進(jìn)行讀寫操作，通過(guò)數(shù)據(jù)總 線，將控制信號(hào)分別送入前置放大電路、濾波電路和多級(jí)放大電路；將放大后的模擬信號(hào)轉(zhuǎn) 換數(shù)字信號(hào)后，送往上位機(jī)的數(shù)據(jù)總線；上位機(jī)根據(jù)噪聲電壓大小計(jì)算調(diào)零偏移電壓值，通 過(guò)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器將調(diào)零偏移電壓數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)反饋給多級(jí)放大電路。10. 如權(quán)利要求9所述的一種雙色探測(cè)器信號(hào)放大控制系統(tǒng)的方法，其特征是，輸入光 功率為零時(shí)，微處理器分別檢測(cè)多級(jí)放大電路中每一級(jí)放大電路在兩種工作波段以及不同 檔位時(shí)的輸出噪聲電壓值，根據(jù)所述電壓值計(jì)算每一級(jí)放大電路的調(diào)零偏移信號(hào)； 所述調(diào)零偏移信號(hào)為每一級(jí)放大電路提供直流信號(hào)偏移電壓，當(dāng)再次檢測(cè)到多級(jí)放大 電路的輸出電壓為零時(shí)，表明已經(jīng)消除了由于光學(xué)系統(tǒng)的雜散光和探測(cè)器自身的暗電流噪 聲的背景噪聲。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙色探測(cè)器信號(hào)放大控制系統(tǒng)，包括：依次串聯(lián)連接的雙色探測(cè)器工作波段選擇開關(guān)、前置放大電路、濾波電路、多級(jí)放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、微處理器以及上位機(jī)；多級(jí)放大電路的每一級(jí)放大電路均通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換電路連接調(diào)零偏移信號(hào)，用于為多級(jí)放大電路提供調(diào)零模擬信號(hào)；本發(fā)明有益效果：在切換雙色探測(cè)器的工作波段選擇開關(guān)時(shí)，及時(shí)調(diào)整檔位并更新控制信號(hào)，以便適應(yīng)兩種工作波段。根據(jù)檢測(cè)到的不同波段不同檔位時(shí)的噪聲電壓值，在增大微弱信號(hào)的幅度的同時(shí)有效地抑制噪聲，提高儀器信噪比和靈敏度。
【IPC分類】G01J3/02, H03G3/02
【公開號(hào)】CN105403309
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510742694
【發(fā)明人】吳威, 侯喜報(bào), 項(xiàng)國(guó)慶, 宋平, 羅文建, 韓順利
【申請(qǐng)人】中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所
【公開日】2016年3月16日
【申請(qǐng)日】2015年11月4日