高精密光傳輸放大系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　摘要：本文介紹了一種將電信號(hào)高精密放大后轉(zhuǎn)換成光信號(hào)進(jìn)行隔離傳輸?shù)南到y(tǒng)，詳細(xì)論述了該系統(tǒng)的性能特點(diǎn)和工作原理。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試及實(shí)際運(yùn)行，驗(yàn)證了該系統(tǒng)能在復(fù)雜電磁環(huán)境下穩(wěn)定可靠地傳輸數(shù)據(jù)。

　　引言

　　在現(xiàn)代復(fù)雜的強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下，電磁輻射對(duì)傳輸線路的影響較大，容易引進(jìn)噪聲，為了快速準(zhǔn)確地傳輸數(shù)據(jù)，下面介紹一種以光為介質(zhì)的高精密光傳輸系統(tǒng)，它將現(xiàn)場(chǎng)采樣到的微弱電信號(hào)進(jìn)行精密放大后轉(zhuǎn)換成光信號(hào)傳輸，最后再還原成電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)在復(fù)雜電磁環(huán)境下穩(wěn)定可靠的傳輸。

　　1 系統(tǒng)構(gòu)成

　　本傳輸放大系統(tǒng)由信號(hào)放大電路和光傳輸電路組成。系統(tǒng)框圖見(jiàn)圖1。

　　1.1 信號(hào)放大電路

　　在試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，傳感器檢測(cè)到的輸出電信號(hào)一般很小，而且往往含有噪聲和干擾，若要對(duì)傳感器輸出的微弱信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換、高精度計(jì)算、顯示等處理，就必須對(duì)其進(jìn)行精密放大。集成運(yùn)算放大器是由多級(jí)直接耦合放大電路組成的高增益模擬集成電路，具有增益高、輸入電阻大、輸出電阻低、共模抑制比高、失調(diào)與漂移小等優(yōu)點(diǎn)，是電路設(shè)計(jì)中使用非常普遍的器件^[1]。因此，正確合理地利用集成運(yùn)算放大器，減少信號(hào)在傳輸中的誤差，對(duì)于提高信號(hào)精度，確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性具有重要的作用。圖2為一反相輸入放大器。本系統(tǒng)中為了提高精度，IC芯片選用運(yùn)算放大器OPA2277。

　　OPA2277是美國(guó)TI公司生產(chǎn)的通用型高精度運(yùn)算放大器，該芯片包含兩路運(yùn)算放大電路，失調(diào)電壓與漂移電壓小，其工作電壓為±5V～±15V，工作溫度–40℃～85℃，增益帶寬1MHz。每路運(yùn)放均為反相輸入放大器，引入反饋后的閉環(huán)增益為