基于PMT模块的供电电路及信号调理电路的设计与实现

　　【论文摘要】本文介绍的是基于光电倍增管（PMT）模块的供电电路及信号调理电路的设计，用于浮游植物粒径检测系统中微弱荧光信号的检测。设计的供电电路将开关电源输出的12V电压转换为低噪声、低纹波、稳定性好的±5V的电压供光电倍增管模块及其信号调理电路使用，实现了一个电源多种应用的目的，并为PMT模块的输出信号设计了信号调理电路，减小了光电检测电路的噪声，提高了检测精度。
　　【论文关键词】电源电路；低噪声；光电检测；信号调理
　　在微弱光信号的检测中，利用光电倍增管（PMT）检测微弱信号仍然是一种主要方式。为此本文设计了一种基于光电倍增管（PMT）模块H10723-20的供电电路和信号调理电路，用于浮游植物粒径检测系统中微弱荧光信号的检测。由于需要检测的荧光信号比较微弱，背景噪声将对检测结果的精度和稳定性产生很大的影响，因此所设计的电路应必须具有较小的噪声和纹波。
　　1 系统设计方案
　　PMT模块H10723-20使用±5V的直流电压作为输入，为减小电源噪声，本文选择由输出为12V的开关电源通过DC-DC电压转换器转换而来的±5V电压作为PMT模块的输入电压。为方便后续电路对由H10723-20转化而来的电信号的传输和处理，本文设计了信号调理电路来调理、放大PMT模块的输出电压。由于检测到的光信号强度不同，为更加灵活的检测到光信号并防止强光对光电倍增管模块的损坏，本文为PMT模块设计了灵敏度调节电路，应对不同光强的光信号的检测。
　　电路主要由以下几部分组成：开关电源、DC-DC电压转换芯片、芯片外围电路、PMT模块、PMT灵敏度调节电路、信号调理电路，其总体结构框图如图1所示。图1中开关电源用来提供12V的电源电压；DC-DC电压转换芯片将开关电源提供的12V电压转换为±5V的电压供H10723-20使用，芯片外围电路用来降低±5V电压的噪声和纹波，提高输出电压的稳定性；灵敏度调节电路用来控制PMT模块的灵敏度；信号调理电路用来调理、放大PMT模块输出的电信号。
　　2 电源电路设计
　　2.1 DC-DC电压转换芯片的选择
　　经过各种DC-DC电压转换芯片的比较分析，本文最终选择MURATA公司的NMA1205DC芯片作为DC-DC电压转换器。该芯片标准输入电压为12V；输出为双路输出±5V，输出电流为±100mA。
　　该芯片内具有短路保护和热保护电路，且输入和输出相隔离，消除了直流路径，减小了开关噪声，使芯片具有较高的可靠性。芯片通过内部滤波电路平滑、滤波得到稳定的±5V大小的输出电压，使输出电压的纹波和噪声小于20mV。
　　2.2 芯片外围电路介绍
　　为更进一步减小输出电压的噪声，本文采用图2所示的芯片外围电路对芯片输入、输出电压进行调理，有效降低输出电压纹波和噪声。

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