具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

本发明实施例提供了一种光电放大电路100，图3为本发明实施例提供的一种光电放大电路100的示意图，参照图3，该光电放大电路100包括：放大器101、第一电阻R_f、至少两个第一晶体管102和电流控制模块103；第一电阻R_f连接于放大器101的第一输入端和输出端之间，放大器101的第一输入端连接有光电二极管107，放大器101的第二输入端连接参考电压V_ref；各第一晶体管102并联于第一电源V_DD和放大器101的第一输入端之间；各第一晶体管102的沟道宽长比不同；电流控制模块103连接第一电阻R_f的两端以及分别连接各第一晶体管102的栅极，用于根据第一电阻R_f两端的电压，控制开启至少一个第一晶体管102，后开启的第一晶体管102的沟道宽长比大于先开启的第一晶体管102的沟道宽长比。

其中，放大器101的输出端电压为放大电路的输出信号V_out；光电二极管107用于将光信号转化成电流信号，示例性地，在无干扰光源的环境下，光电二极管107可以将调制好的光源转换为特定频率的交流电流信号；放大器101和第一电阻R_f用于将光电二极管107发出的电流信号转换为放大器101输出端的电压信号V_out，放大器101输出端的电压信号的大小与第一电阻R_f的阻值成正相关；电流控制模块103根据第一电阻R_f两端的直流信号控制第一晶体管102的逐级开启；开启的第一晶体管102的电流之和等于流过光电二极管107的直流电流I₁，开启的第一晶体管102为流过光电二极管107的直流电流I₁提供低阻抗通路。

示例性地，光电二极管107受到环境光干扰产生直流电流I₁，在第一晶体管102开启之前，反向流过光电二极管107的直流电流I₁流过第一电阻R_f，电流控制模块103检测到第一电阻R_f两端的直流信号变化，首先开启各第一晶体管102中沟道宽长比最小的晶体管，为直流电流I₁提供通路；若打开一个第一晶体管之后，电流控制模块103检测到第一电阻R_f的两端不存在直流信号，此时光电二极管107因环境光干扰产生的直流电流I₁等于流过开启的第一晶体管102的电流；若打开一个晶体管之后，电流控制模块103检测到第一电阻R_f的两端仍存在直流信号变化，则开启处于关断状态下的各个第一晶体管102中沟道宽长比最小的晶体管，此时开启的两个晶体管并联在第一电源V_DD和光电二极管107的阴极之间，为直流电流I₁提供通路，以通过更大的电流；各个第一晶体管102受电流控制模块103控制，随着环境光干扰的增加以及直流电流I₁的增大，按照各个第一晶体管102的沟道宽长比由小到大的顺序逐级开启。

需要特别说明的是，根据晶体管的饱和区电流公式I_ds=KW/L*(V_gs-V_t)^2可知，通过晶体管的饱和区电流和晶体管沟道宽长比W/L的大小成正比；由晶体管的等效电阻公式r_o=1/(λ*I_ds)可知，晶体管的饱和区电流和晶体管的等效电阻呈负相关；因为光电放大电路100的噪声和直流通路的等效电阻呈负相关，而减小光电放大电路100的噪声可以增加电路的灵敏度，所以，随着晶体管的沟道宽长比W/L的增加，等效电阻减小，通过晶体管的电流增加，为直流电流I₁提供了更好的通路，但这个过程中光电放大电路100的噪声是增加的，也就是说提高电路灵敏度和提高电路的抗干扰能力是矛盾的。而本发明采用分段式逐级开启的直流通路可以很好的解决灵敏度和抗干扰能力的矛盾之处，根据环境光产生的直流电流的大小逐级打开提供电流的晶体管，以在保证电路抗干扰能力的同时实现噪声最小化的目的，提高光电放大器的灵敏度。

本发明实施例提供的光电放大电路100，电流控制模块103根据放大器101的反馈电阻两端直流信号的变化，逐级开启一定数量的第一晶体管102，以适应不同环境光强度情况下光电二极管107产生的直流信号I₁，使直流电流I₁全部从第一晶体管上流过而不经过反馈电阻，从而达到抗环境光干扰的作用，同时，逐级打开第一晶体管可以使旁路电阻逐级降低，从而电路噪声也是逐级增加的，在直流电流I₁较低的情况下在抗干扰的同时仍能保证较低的电路噪声，实现了光电放大电路100适用于不同强度干扰源，电路能够抗直流干扰的同时保证噪声最小，达到了高灵敏度、强抗干扰能力和高信噪比的效果。

图4为本发明实施例提供的另一种光电放大电路100的示意图，参照图4，可选地，电流控制模块103，还包括：差分放大器104和控制电路105，差分放大器104的第一输入端连接放大器101的第一输入端，差分放大器104的第二输入端连接放大器101的输出端；差分放大器104的输出端连接控制电路105，控制电路105受差分放大器104控制，用于控制开启至少一个第一晶体管102，后开启的第一晶体管102的沟道宽长比大于先开启的第一晶体管102的沟道宽长比。

其中，差分放大器104为双输入双输出的差分放大器104，差分放大器104的带宽小于流过光电放大器101的交流电流的频率，差分放大器104的第一，第二输入端分别连接在第一电阻R_f的两端，用于采集第一电阻R_f两端直流信号，差分放大器104采集第一电阻R_f两端的直流信号并输出相应的信号以改变控制电路105的工作状态，进而控制第一晶体管102按照各个第一晶体管102的沟道宽长比由小到大的顺序逐级开启，直到第一电阻R_f两端不再存在直流信号。

示例性地，光电二极管107受到环境光干扰产生直流电流I₁，在第一晶体管102开启之前，直流电流I₁由右向左流过第一电阻R_f，则差分放大器104的第一输入端接收到的直流电压信号下降，差分放大器104的第二输入端接收到的直流电压信号上降，对应的，差分放大器104的第二输入端输出信号上升，差分放大器104的第一输入端输出信号下降，控制电路105根据差分放大器104的输出端输出的信号控制第一晶体管102按照各个第一晶体管102的沟道宽长比由小到大的顺序逐级开启，直到第一电阻R_f两端不再存在直流信号。

本发明实施例提供的光电放大电路100，差分放大器104采集反馈电阻两端直流信号，控制电路105根据差分放大器104的输出信号控制第一晶体管102按照各个第一晶体管102的沟道宽长比由小到大的顺序逐级开启，实现了光电放大电路100适用于不同强度干扰源，电路能够抗直流干扰的同时保证噪声最小，达到了高灵敏度、强抗干扰能力和高信噪比的效果。

图5为本发明实施例提供的又一种光电放大电路100的示意图，参照图5，可选地，第一晶体管102的数量为2，各第一晶体管102都是P型晶体管。

示例性地，第一晶体管102的数量为2，后开启的第一晶体管102的沟道宽长比大于先开启的第一晶体管102的沟道宽长比；在光电二极管107受到环境光干扰产生的直流电流I₁较小时，沟道宽长比较小的第一晶体管102的饱和区电流大于直流电流I₁，沟道宽长比较小的第一晶体管102开启为直流电流I₁提供通路，此时，通过沟道宽长比较小的第一晶体管102的电流等于直流电流I₁，第一电阻R_f两端没有直流信号通过，此时旁路等效电阻为沟道宽长比较小的第一晶体管102的等效电阻；在光电二极管107受到环境光干扰产生直流电流I₁较大时，沟道宽长比较小的第一晶体管102的饱和区电流小于直流电流I₁，则两个第一晶体管102均开启为直流电流I₁提供通路，此时，通过两个的第一晶体管102的电流之和等于直流电流I₁，第一电阻R_f两端没有直流信号通过，此时旁路等效电阻为两个第一晶体管102的并联等效电阻，旁路等效电阻变小。

本发明实施例提供的光电放大电路100，可以根据环境干扰的大小控制第一晶体管102逐级打开，在抗直流干扰的同时保证噪声最小，达到了高灵敏度、强抗干扰能力和高信噪比的效果。

图6为本发明实施例提供的又一种光电放大电路100的电路图，参照图6，可选地，控制电路105，包括：第一P型晶体管P₁、第二P型晶体管P₂、第一N型晶体管N₁、第二N型晶体管N₂、第三N型晶体管N₃和第二电阻R；第一晶体管102中沟道宽长比较小的作为第三P型晶体管P₃，第一晶体管102中沟道宽长比较大的作为第四P型晶体管P₄；第二电阻和第三N型晶体管N₃的漏极的连接点为第一连接点M。

其中，差分放大器104的第一输出端和第二输出端分别连接第二P型晶体管P₂的源极和第一P型晶体管P₁的源极，第一N型晶体管N₁和第二N型晶体管N₂的漏极分别连接第一P型晶体管P₁和第二P型晶体管P₂的漏极，第二电阻R连接于第三N型晶体管N₃的漏极和第一电源V_DD之间，第一P型晶体管P₁的栅极和漏极短接，第二N型晶体管N₂的漏极和栅极短接，第一P型晶体管P₁的栅极、第二P型晶体管P₂的栅极和第三P型晶体管P₃的栅极依次连接，第一N型晶体管N₁的栅极、第二N型晶体管N₂的栅极、第三N型晶体管N₃的栅极依次连接，第一连接点M连接第四P型晶体管P₄的栅极；第一P型晶体管P₁、第二P型晶体管P₂和第三P型晶体管P₃形成电流镜Q₁；第一N型晶体管N₁、第二N型晶体管N₂和第三N型晶体管N₃形成电流镜Q₂。

示例性地，光电二极管107受到环境光干扰产生直流电流I₁较小的情况下，第三P型晶体管P₃的饱和区电流不小于直流电流I₁，在第三P型晶体管P₃开启之前，光电二极管107受到环境光干扰产生直流电流I₁自右向左流过第一电阻R_f，差分放大器104的第一，第二输入端采集到第一电阻R_f两端直流电压差，差分放大器104的第一输出端信号升高，导通第二P型晶体管P₂，流过第二P型晶体管P₂的电流I₂会由电流镜Q₂被镜像到第一P型晶体管P₂，由于差分放大器104的第二输出端信号降低，为了能够有电流流过第一P型晶体管P₁，第一P型晶体管P₁的栅极电压也要降低，由于电流镜Q₁的存在，这样就进一步打开第二P型晶体管P₂并打开了第三P型晶体管P₃为直流电流I₁提供通路，流过第三P型晶体管P₃的电流为I₃，此时I₃=I₁，旁路等效电阻为第三P型晶体管P₃的等效电阻。

若光电二极管107受到环境光干扰产生直流电流I₁持续增加，在第三P型晶体管P₃的饱和区电流小于直流电流I₁时，在第四P型晶体管P₄开启之前，流过第三P型晶体管P₃的电流I₃持续增加，电流镜Q₁和电流镜Q₂使流过点第一连接的电流等于流过第三P型晶体管P₃的电流I₃，第一连接点M的电压为V_M=V_DD-I₃*R，第一连接点M连接到第四P型晶体管P₄的栅极，因此第四P型晶体管P₄的V_gs=I₃*R；当直流电流I₁进一步增加时，I₃也逐渐增加，流过R的电流也逐渐增加，第一连接点M的电压逐渐降低，当I₁增加到某个程度，第一连接点M的电压足够低，第四P型晶体管P₄的V_gs大于阈值电压V_t时，第四P型晶体管P₄被打开，流过第四P型晶体管P₄的电流I₄提供额外的电流，此时I₃+I₄=I₁。

本发明实施例提供的光电放大电路100，可以根据环境干扰的大小控制第一晶体管102逐级打开，在抗直流干扰的同时保证噪声最小，达到了高灵敏度、强抗干扰能力和高信噪比的效果。

继续参考图6，可选地，流过光电二极管107的直流电流不大于第三P型晶体管P₃的饱和区电流，第一电源V_DD的电压与第一连接点M电压之差小于第四P型晶体管P₄的阈值电压，第三P型晶体管P₃开启，第四P型晶体管P₄关断。

示例性地，流过光电二极管107的直流电流I₁不大于第三P型晶体管P₃的饱和区电流，此时，第三P型晶体管P₃开启，第四P型晶体管P₄断开，第三P型晶体管P₃为直流电流I₁提供通路，流过第三P型晶体管P₃的电流I₃等于直流电流I₁，第一电阻R_f没有直流信号通过。

本发明实施例提供了一种光电放大电路100，差分放大器104采集反馈电阻两端直流信号，控制电路105根据差分放大器104的输出信号控制第一晶体管102开启，光电放大电路100能够抗直流干扰的同时保证噪声最小，达到了高灵敏度、强抗干扰能力和高信噪比的效果。

继续参考图6，可选地，流过光电二极管107的直流电流大于第三P型晶体管P₃的饱和区电流，第一电源V_DD的电压与第一连接点M电压之差大于第四P型晶体管P₄的阈值电压，第三P型晶体管P₃和第四P型晶体管P₄均开启。

示例性地，流过光电二极管107的直流电流I₁大于第三P型晶体管P₃的饱和区电流，此时，第三P型晶体管P₃和第四P型晶体管P₄均开启，第三P型晶体管P₃和第四P型晶体管P₄并联，为直流电流I₁提供通路，流过第三P型晶体管P₃和第四P型晶体管P₄的电流之和等于直流电流I₁，即I₃+I₄=I₁，第一电阻R_f没有直流信号通过。

本发明实施例提供了一种光电放大电路100，差分放大器104采集反馈电阻两端直流信号，控制电路105根据差分放大器104的输出信号控制第一晶体管102逐级开启，光电放大电路100能够抗直流干扰的同时保证噪声最小，达到了高灵敏度、强抗干扰能力和高信噪比的效果。

继续参考图6，可选地，差分放大器的104带宽小于流过光电二极管107的交流电流的频率。

本发明实施例提供了一种光电放大电路100，差分放大器104采集反馈电阻两端直流信号，控制电路105根据差分放大器104的输出信号控制第一晶体管102逐级开启，差分放大器104的带宽小于交流信号的频率，保证差分放大器104只采集直流信号，光电放大电路100能够抗直流干扰的同时保证噪声最小，达到了高灵敏度、强抗干扰能力和高信噪比的效果。

图7为本发明实施例提供的又一种光电放大电路100的电路图，参见图7，可选地，电流控制模块103还包括：第一电容C₁、第二电容C₂、第三电容C₃和第四电容C₄，第一电容C₁连接于差分放大器104的第一输出端和接地端之间，第二电容连接于差分放大器104的第二输出端和接地端之间，第三电容C₃的一端连接于第一P型晶体管P₁的栅极和第一电源V_DD之间，第四电容C₄的一端连接于第一连接点M和第一电源V_DD之间，第一电容C₁、第二电容C₂、第三电容C₃和第四电容C₄均用于降低差分放大器104的输出带宽。

本发明实施例提供了一种光电放大电路100，差分放大器104采集反馈电阻两端直流信号，控制电路105根据差分放大器104的输出信号控制第一晶体管102逐级开启，通过连接电容的方式降低差分放大器104的带宽，保证差分放大器104只采集直流信号，光电放大电路100能够抗直流干扰的同时保证噪声最小，达到了高灵敏度、强抗干扰能力和高信噪比的效果。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。