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紅外密集度光電立靶中放大電路的設計
摘要：提出了一種紅外光電立靶測試系統(tǒng)中前置放大電路的設計方案。該方案打破了傳統(tǒng)設計中采用超大β管或利用儀表放大器增益可編程性來獲取所需放大倍數(shù)的方法，選用低噪聲運算放大器和儀表放大器組成電路。同時簡單論述了噪聲放大電路設計中的屏蔽和接地措施。關鍵詞：密集度 光電立靶 前放 干擾 噪聲
在靶場測試中，彈丸射擊密度是衡量低伸彈道武器性能的一項重要指標。到目前為止，國內靶場在密度集度測量方面已有多種方法，最先進的方法是采用光電靶進行測量。筆者研制了一種四光幕交匯的光電立靶測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)以四個無形的光幕（紅外光）為靶面，當彈丸穿過四個不同不幕時產生相應的脈沖序列，通過對這四個時間值的解算可得到彈丸的著靶坐標，進而換算出彈丸射擊密集度。
在測試中，光電靶的靈敏度直接影響整個系統(tǒng)的測試精度，而影響光電靶靈敏度的關鍵因素就是信號調度電路中放大電路的放大倍數(shù)和信噪比，而此設計性能良好的前置放大電路顯得尤為重要。本文介紹了一種采用低噪聲運放和儀表放大器組成的前放電路，該電路不僅可以很好地放大微弱信號，而且克服了傳統(tǒng)設計方法的弊端，簡化了設計，也使得電路結構更為緊湊。
1 測試系統(tǒng)工作原理
光電靶的測試以光電轉換為基礎，以無形的光幕為靶面。圖1所示是光電靶測試的系統(tǒng)框圖，其測試原理如下：當有物體穿過光幕時，會引起接收光電管的光通量發(fā)生變化，此時，光電管所在電路會產生一個正比于該光通量變化的電信號，處理電路將這個電信號放大、整形、最后以脈沖形式輸出，再經過數(shù)據(jù)處理得到所要測量的物理量。
2 設計要求
該系統(tǒng)中，紅外光電管輸出的信號十分微弱，最大約為10mV，如果此輸出信號直接輸入到后續(xù)電路，則往往會被噪聲淹沒，要有效利用這個輸出信號，就必須對其進行放大。在一般情況的光電檢測系統(tǒng)中，光電敏感器件的輸出端都緊密連接一個低噪聲前放大器，它的任務是：放大光電敏感器件所輸出的微弱電信號，并匹配后續(xù)調理電路與光電敏感器件之間的阻抗。根據(jù)該系統(tǒng)要求，由光電敏感器件輸出的微弱電信號應被放大800倍左右，因此，對前置放大器的要求是：低噪聲、高增益、低輸出阻抗、足夠的信號帶寬和負載能力、良好的線性和抗干擾能力、結構緊湊、靠近光電敏感器件并具有良好的接地和屏蔽。
3 設計方案
該前置放大器電路的設計要從以下幾個方面考慮：首先應滿足放大電路的高信噪比和信號源阻抗與放大器之間的噪聲匹配（所謂噪聲匹配是指信號源阻抗等于最佳源阻抗，使得放大電路的噪聲系數(shù)最�。�；其次，要考慮電路組態(tài)、形式等以滿足對放大器增益、頻響、輸入輸出阻抗等方面的要求；最后通牒，還應采取一定的方法來減少噪聲，采取屏蔽以及接地措施以盡量避免信號受到外來的干擾。
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