高灵敏度平衡接收机是布里渊光时域分析传感系统的重要部分,接收机方案设计分为硬件设计、软件设计两个方面。硬件设计包括系统各功能模块规划、关键器件的选型和电路参数的计算(如电源、控制电路等数模电路混合设计)等,软件部分主要是在硬件电路的基础上,各功能模块的驱动程序编写,包括ADC控制、时钟控制PWM脉冲输出和温度控制等设计程序。本文着重阐述了高灵敏度平衡接收机方案的硬件电路设计。围绕方案中电源模块、控制模块以及放大电路模块的设计做出了详细分析与论证。每一模块电路的设计都会直接影响平衡接收机系统的精度和稳定性。电源模块包括普通芯片供电电源电路设计和提供雪崩二极管偏置电压的正负高压产生电路设计。控制模块主要包括ARM控制器及其外围电路、光纤光栅和雪崩光电二极管的温度控制电路以及高压产生电路中的电流监控电路。在温控电路中利用H桥驱动电路和PID控制原理来实现具体的控制逻辑。放大模块主要实现对光电转换后的微弱光电流信号的放大功能,使用三级放大设计,通过噪声抑制避免放大器自激噪声的影响。本文从平衡接收机的工作原理出发,介绍了方案设计过程中的基本理论并给出总体实现方案,在理论指导下对系统中各模块硬件电路的原理图和PCB布局布线进行了详细设计,并对关键的高压产生电路和温度控制电路进行了实验验证。最终完整地完成了高灵敏度平衡接收机的硬件电路设计。