可变增益带通放大电路的制作方法

文档序号:8684046
可变增益带通放大电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种带通放大电路,特别设及一种微弱传感器信号处理的可变增 益带通放大电路。
【背景技术】
[0002] 在传感器接收电路中,接收到信号都是很微弱的,为将其微弱信号放大到能被检 测的水平时,第一级信号放大需要使用到前置放大电路。经第一级前置放大电路放大的信 号,其幅值较小,一般还不能直接用于信号处理和分析。现有的办法是用一级前置放大器放 大信号用于后续的信号处理和分析,该样一方面需要使用很高增益带宽的集成运放,高增 益带宽的集成运放,其价格也是很昂贵的,该会造成设计成本增加,另一方面,高增益的放 大电路,也会增加噪声增益,引入更多的噪声信号,同时,极易造成高频信号部分的不稳定。 若在前置放大器后再增加一级固定放大倍数集成运放电路,虽能解决上述问题,但仍存在 增益值为一个固定值特性,对于大部分传感器接收信号均存在接收距离越远,信号幅值衰 减就越大,经其放大后,信号幅值会出现偏小情况,不能满足后续信号处理和检测的要求; 若使用固定大增益的放大倍数,传感器近距离接收时,会导致放大信号饱和失真。若使用集 成的增益可调的集成运放,其可调整值是固定的,存在可更改放大倍数的灵活性不够的缺 陷。 【实用新型内容】
[0003] 本实用新型旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
[0004] 为此,本实用新型的一个目的在于提出了一种新的可变增益带通放大电路,可W 实现增益值可变,在接收距离较远时保证足够大的信号幅值,方便后续信号处理与检测,在 传感器近距离接收时,避免放大信号饱和失真的情况。
[0005] 为实现上述目的,根据本实用新型的第一方面的实施例,提出了一种可变增益带 通放大电路,包括放大器(1)和并联连接于所述放大器(1)的信号输出端和负向输入端的 电容C2、电阻R2,还包括依次串联于所述放大器(1)的负向输入端和接地间的电容Cl、电阻 Ri,其特征在于还包括电阻Rs、电阻Rs、第一可变增益切换电路(2)、第二可变增益切换电路 (3),其中电阻Rs-端连接于电容C1和电阻R1间,电阻R3的另一端连接所述第一可变增益 切换电路(2)的输出端,电阻咕一端连接于电容C1和电阻R1间,电阻Rg的另一端连接所述 第二可变增益切换电路(3)的输出端,所述放大器(1)的正向输入端接收输入信号Ui,放大 器(1)的输出端输出信号U。,所述第一可变增益切换电路(2)的输入端接收第一可变增益 切换控制信号&1,所述第二可变增益切换电路(3)的输入端接收第二可变增益切换控制信 号U。,所述电阻Rs大于电阻R5的阻值。
[0006] 根据本实用新型的可变增益带通放大电路,电容Cl和电阻R1构成低频通路,电阻 R2和电容C2构成负反馈通路,电阻R3接收第一可变增益切换电路(2)切换控制,电阻R5接 收第二可变增益切换电路(3)切换控制;放大器1的正向输入端接收来自前置放大电路放 大后的传感器信号Ui,经放大器1的输出端输出信号u。,输出信号u。经负反馈通路的高频 通路电阻R2和电容C2反馈至放大器1负向输入端,再经所述的放大器1的负向输入端流向 地有S条支路,分别是一是低频通路电阻Ri和电容C1支路,二是通过电阻R3接可变增益切 换控制电路(2)支路,=是通过电阻咕接可变增益切换控制电路(3)支路;在接收距离较 远时,通过可变增益切换控制电路(2)控制电阻Rs与接地端导通或/和可变增益切换控制 电路(3)控制电阻咕与接地端导通,从而实现输出信号U。的幅值增高W满足后续信号处理 和检测的要求;当接收距离很近时,通过可变增益切换控制电路(2)控制电阻Rs与接地端 断开或/和可变增益切换控制电路(3)控制电阻咕与接地端断开,实现输出信号U。的幅值 降低从而避免放大信号饱和失真。
[0007] 进一步的,所述第一可变增益切换电路(2)包括第一S极管Qi、电阻R4和电阻R,, 所述第一S极管Qi的集电极输出连接于电阻R3的另一端,所述第一S极管Q1的发射极接 地,电阻R4的一端与所述第一S极管Q1的基极连接,电阻R4另一端连接第一可变增益切换 控制信号&1,电阻R,-端与所述第一S极管Q1的基极连接,电阻R,另一端接地;所述第二 可变增益切换电路(3)包括第二S极管〇2、电阻Re和电阻Rs,所述第二S极管Q2的集电 极输出连接于电阻咕的另一端,所述第二S极管Q2的发射极接地,电阻Re的一端与所述第 二S极管Q,的基极连接,电阻Re另一端连接第二可变增益切换控制信号U电阻R,-端与 所述第二S极管Q2的基极连接,电阻R8另一端接地。
[000引进一步的,所述第一可变增益切换电路(2)还可W包括金属氧化物半导体场效应 管(MOSFET)Qi、电阻R4和电阻R,,所述金属氧化物半导体场效应管Qi的漏极输出连接于电 阻Rs的另一端,所述金属氧化物半导体场效应管Q1的源极接地,电阻R4的一端与所述金属 氧化物半导体场效应管化的栅极连接,电阻R4另一端连接第一可变增益切换控制信号U。1, 电阻R,-端与所述金属氧化物半导体场效应Q1的栅极连接,电阻R7另一端接地;所述第二 可变增益切换电路(3)包括金属氧化物半导体场效应管(M0SFET)化、电阻Re和电阻Rs,所 述金属氧化物半导体场效应管Q2的漏极输出连接于电阻Re的另一端,所述金属氧化物半导 体场效应管化的源极接地,电阻Re的一端与所述金属氧化物半导体场效应管Q2的栅极连 接,电阻Re另一端连接第二可变增益切换控制信号U电阻Rs-端与所述金属氧化物半导 体场效应化的栅极连接,电阻R8另一端接地。
[0009] 本实用新型的可变增益带通放大电路可实现其带通滤波放大功能,其中=极管 Qi、S极管Q,为开关管,第一可变增益切换电路(2)的第一可变增益切换控制信号Uti控制 S极管Qi的通断,W实现电阻Rs接地与否,第二可变增益切换电路(3)输出端输出的第二 可变增益切换控制信号控制S极管Q2的通断,W实现电阻Re接地与否,进而实现低频通 路中电阻值大小的自动切换调整,最终实现,放大器(1)的输出端输出信号U。幅值大小的 调整。
[0010] 本实用新型与现有技术相比具有W下优点和有益效果:
[0011] (1)本实用新型采用S极管或M0SFET器件作为增益切换控制电路,通过改变低频 通路的阻值,实现放大器在通频带内的增益可调。
[0012] (2)本实用新型增益切换控制信号获取,可通过软件判断或硬件比较等触发方式 获取,可快速进行切换和关闭切换,且方便,灵活性高。
[0013](3)本实用新型增益切换电路的控制电路使用S极管结构,它可实现稳定切换,其 结构简单,体积较小,成本低。
[0014] 本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述 中变得明显,或通过本实用新型的实践了解到。
【附图说明】
[0015] 本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中 将变得明显和容易理解,其中:
[0016] 图1示出了根据本实用新型的一个实施例的可变增益带通放大电路的结构示意 图;
[0017] 图2(a)为本实用新型近距离接收信号时,可变增益切换电路切换前,因放大倍数 过大导致饱和失真效果图;
[0018] 图2(b)为本实用新型近距离接收信号时,关闭可变增益切换电路后,信号放大正 常的效果图;
[0019] 图3(a)为本实用新型远距离接收信号时,未启动可变增益切换电路切换前,因放 大后导致信号输出过小的效果图;
[0020] 图3(b)为本实用新型远距离接收信号时,启动可变增益切制电路切换后,信号放 大正常的效果图。
【具体实施方式】
[0021] 为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点,下面结合附图和具 体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申 请的实施例及实施例中的特征可W相互组合。
[0022] 在下面的描述中阐述了很多具体细节W便于充分理解本实用新型,但是,本实用 新型还可W采用其他不同于在此描述的其他方式来实施,因此,本实用新型的保护范围并 不受下面公开的具体实施例的限制。
[0023] 下面结合图1,对本实用新型的实施例的可变增益带通放大电路的一个具体实施 例进行具体说明。
[0024] 如图1所示,根据本实用新型的实施例的可变增益带通放大电路包括放大器(1), 电容C2、电阻R2、电容Cl、电阻Ri、第一立极管Qi和第二立极管Q2,电阻Rs大于电阻R5的阻 值,所述电容C2和电阻R2分别并联连接于所述放大器1的负向输入端6、信号输出端7,所 述放大器(1)的负向输入端6依次串联电容Cl、电阻Ri后接地,电阻Rs-端连接于电容Cl 和电阻Ri间,电阻R3的另一端连接第一立极管Q1的集电极,立极管Q1的发射极接地,电阻 R4的一端与所述S极管Q1的基极连接,电阻R4另一端连接第一可变增益切换控制信号U。1, 电阻R,-端与所述S极管Q1的基极连接,电阻R7另一端接地;电阻Re-端连接于电容C1 和电阻Ri间,电阻Re的另一端连接第二S极管Q2的集电极,电阻Re的一端与所述第二S极 管化的基极连接,电阻Re另一端连接第二可变增益切换控制信号U电阻Rs一端与所述第 二S极管化的基极连接,电阻R8另一端接
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