技术领域
[0001] 本发明涉及光信号检测技术领域，具体为一种超低背景噪声且带模拟输出口的ELSD光信号检测电路。
相关背景技术
[0002] ELSD仪器检测的是激光穿过样品后被散射，散射光被光电管接收的电信号，由于是散射光，所以信号会很弱，那么仪器噪声背景的大小，将作为一台ELSD设备最小检测能力的重要指标，本发明提供一种超低背景噪声且带模拟输出口的ELSD光信号检测电路。
具体实施方式
[0021] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0022] 实施例
[0023] 请参阅图1‑5，本发明提供一种技术方案：
[0024] 一种超低背景噪声且带模拟输出口的ELSD光信号检测电路，检测电路由三组电路模块组成，电路模块上设置有光信号转换电路、ADC芯片、三阶低通滤波器、电压跟随器和模拟信号输出端口，PMT光信号转换电路包括所述PMT光信号转换电路包括光信号接收电路和电流信号接收电路，光信号接收电路和电流信号接收电路上均连接有运算放大器Ⅰ，ADC芯片上连接有PIN端口，所述ADC芯片通过PIN端口与MCU连接；
[0025] 本实施例中，ADC芯片用于集成滤波功能、多种控制模式和功率模式；
[0026] 进一步说明的，ADC芯片选用ADI新款型号为AD7768‑1的24位ADC，对信号进行模数转换，此ADC芯片不仅有多种控制模式提供选择，而且带有片内数字滤波器；PMT光电信号转换电路
[0027] 具体的，①本ADC信号处理电路的工作模式配置为PIN模式，根据ADC采样芯片AD7768‑1的数据手册，PIN模式控制下的端口配置参数表如下：
[0028]
[0029] PIN模式控制下的端口配置表
[0030] 通过上表，在本电路中，使用电阻上拉和接地配置M0＝1，M1＝0，M2＝1，M3由MCU的I/O口控制。当M3＝0时，配置数字滤波方式为Low ripple FIR,抽取为x64，数据输出速率为64kHz；当M3＝1时，配置数字滤波方式为Sin3 50Hz and 60Hz rejection,抽取为x163840，数据输出速率为50Hz，抽取的作用是对ADC的调制器噪声进行平均，使动态范围最大，降低电路背景噪声，提高信噪比，抽取值越大，电路背景噪声越低。本电路设计可以根据测试需求灵活变化，高速采样和低速时间扫描均可以在超低背景噪声电路中，测量出样品的最优数据；
[0031] 如果图5所示，采样数据由24位数据位加8位状态位组成，即一组数据有32个数据位，在ADC芯片的DRDY发生一个高电平信号脉冲之后，需要32个SCLK信号引导输出。ADC芯片的输出数据速率，即为DRDY发生脉冲的频率；
[0032] 通过上述内容且结合图4，光信号转换为的电压信号经过三阶低通滤波和电压跟随器之后，进入到ADC芯片的模拟信号输入端AIN+；最后ADC芯片由SPI接口传输数字信号给MCU，ADC芯片的工作频率使用同一个16.384MHz的有源晶振产生的时钟源，REF参考电压为ADR4525产生的DC2.5V电压基准源；
[0033] 需要说明的，图中，D12为稳压二极管，与R26组合，可以保证模拟电压输入信号Vadc不超过5.1V，保护ADC芯片的模拟输入端口电压在安全值内；
[0034] 本实施例中，运算放大器用于保证仪器采样数据漂移小，且短时间达到平衡稳定；
[0035] 进一步说明的，如图2所示，运算放大器Ⅰ选用德州仪器型号为OPA392的运算放大器，放大器OPA392将PMT输出的光电流转换为直流电压，超低偏执电流：10fA，超低失调电压：10uV(max)，超低失调漂移：0.1uV/℃，超低噪声：4.0nV√Hz@10kHz；
[0036] 具体的，PMT检测到光信号后输出的漏源电流信号经过π型滤波后接运放OPA392的3脚负输入端，此电流从运放输出端流过高阻R63，则运放第4脚输出端产生电压Vo＝IxR。电路中的C90具有抑制高频干扰的作用；
[0037] 本实施例中，三阶低通滤波器和电压跟随器用于提高电压驱动能力；
[0038] 进一步说明的，如图3所示，三阶低通滤波器为三阶低通有源滤波器，所述三阶低通滤波器由RC电阻网络和运算放大器Ⅱ组成，运算放大器Ⅱ选用德州仪器的双通道、超低噪声、零漂移的运算放大器，其型号为OPA2189；
[0039] 具体的，PMT光信号转换电路和运算放大器Ⅰ将光信号转换为直流电压信号后，再进入RC电阻网络与运算放大器Ⅱ组成的三阶低通有源滤波器，此电路不带电压增益，其截止频率约为20kHz；
[0040] 进一步阐述的，运算放大器Ⅱ的A通道作为电压跟随器给后端ADC芯片提供驱动能力，B通道作为电压跟随器给模拟信号输出端口提供模拟电压信号输出，且同时具有隔断外部信号干扰及冲击的功能；
[0041] 需要说明的，图中R24、R25、C94、C96、C97组成滤波电路，进一步为输出信号滤波；
[0042] 图中D11为稳压二极管，与R24组合，可以保证模拟电压输出信号Vout+不超过2.5V，确保外部设备的端口电压安全，LC5为共模带ESD保护的滤波器，不仅可以对模拟信号进一步高频滤波，让模拟信号输出端口具有防静电的功能。
[0043] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
