差分信号放大电路的制作方法

1.本实用新型属于信号放大技术领域，特别是涉及一种差分信号放大电路。


背景技术：

2.差分信号放大电路在小信号放大应用中使用频率高，但针对大部分应用中电路需要更加特殊的防护与改造，使用环境中对电路的屏蔽要求高，对于阻性负载支持度低。
3.目前，现有技术中，有以下几种方式用于实现差分信号放大：
4.1、共发射极电路。
5.2、共基级电路。
6.3、共集电极电路。
7.上述技术存在以下问题：
8.1、依赖高指标元件太强。
9.2、关键部位需使用特殊元件弥补电路缺陷。
10.3、应用环境苛刻。


技术实现要素：

11.鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种差分信号放大电路，用于解决传统差分电路信号输入端容易产生信号偏移，如果受到干扰信号不稳定会造成后级电路失真的问题。
12.为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种差分信号放大电路，包括：供电单元、一级放大单元、二级放大单元、三级放大单元及功率输出单元；所述一级放大单元与所述二级放大单元连接；所述二级放大单元与所述三级放大单元连接；所述三级放大单元与所述功率输出单元连接；所述供电单元分别与所述二级放大单元和所述三级放大单元连接。
13.于本实用新型的一实施例中，所述一级放大单元采用运放放大方式；和/或所述二级放大单元采用三极管放大方式；和/或所述三级放大单元采用大功率管放大方式。
14.于本实用新型的一实施例中，还包括：输出保护单元；所述输出保护单元与所述三级放大单元连接。
15.于本实用新型的一实施例中，还包括：控制单元；所述控制单元分别与所述供电单元和所述输出保护单元连接。
16.于本实用新型的一实施例中，还包括：输入信号调节单元；所述输入信号调节单元与所述输出保护单元连接。
17.于本实用新型的一实施例中，所述输入信号调节单元采用电位器调节所述输入信号的幅度。
18.如上所述，本实用新型所述的差分信号放大电路，具有以下有益效果：
19.（1）与现有技术相比，本实用新型对共模干扰信号有抑制作用，对差模信号有放大
作用，通过在电路中设计分级放大功能，能够让温度由低到高稳步上升，将小信号尽可能地避开到了低温区，而大功率信号维持在高温区时，因大功率电流经过多级放大后比较稳定极少会被高温影响，即使高温也很少会影响大功率信号输出的稳定，从而减少了温度对该差分信号放大电路的影响。
20.（2）本实用新型中，由于温度对信号的影响，导致三极管集电极电压发生的变化通过区间放大被消除，输入信号有耦合，信号差值为电路提供了有效的输入信号，电路的输出是对该输入信号之差的放大，放大过程中避免了干扰信号的影响；通过在三级放大单元后设计输出保护单元，目的是保护在后一级设备的输入接口。
21.（3）本实用新型经过电路优化可以提高有效信号幅度，抑制共模信号提高信号抗干扰能力，有效解决了现有差分信号放大电路存在的使用成本高、应用环境挑剔、电路元件型号陈旧后期维护难度大，在某些电路应用中需要元件做配对匹配增加生产成本等问题，同时，增加了电路应用稳定性，使用方便无需另外使用辅助元件，使用和生产成本降低并调试方便。
附图说明
22.图1显示为本实用新型的差分信号放大电路于一实施例中的结构示意图。
23.图2为图1本实用新型的差分信号放大电路中供电单元15的局部放大图。
24.图3为图1本实用新型的差分信号放大电路中控制单元17的局部放大图。
25.图4为图1本实用新型的差分信号放大电路中二级放大单元12、三级放大单元13的局部放大图。
26.图5为图1本实用新型的差分信号放大电路中功率输出单元14、输入信号调节单元18的局部放大图。
27.图6为图1本实用新型的差分信号放大电路中输出保护单元16的局部放大图。
28.图7为图1本实用新型的差分信号放大电路中a部的局部放大图。
具体实施方式
29.以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
30.需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，图示中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
31.参阅图1-7。本实用新型的差分信号放大电路用于传统差分电路信号输入端容易产生信号偏移，如果受到干扰信号不稳定会造成后级电路失真的问题。以下将详细阐述本实用新型的一种差分信号放大电路的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本实用新型的一种差分信号放大电路。
32.需要说明的是，图1是针对两路输入信号搭建的两路相同的电路，从而实现两路信号同时使用该差分信号放大电路。
33.如图1-7所示，于一实施例中，本实用新型的差分信号放大电路包括供电单元15、一级放大单元11、二级放大单元12、三级放大单元13及功率输出单元14。
34.具体地，所述一级放大单元11与所述二级放大单元12连接，用于对输入信号做一级放大，及用于输出第一输出信号至所述二级放大单元12；所述二级放大单元12与所述三级放大单元13连接，用于对所述第一输出信号做二级放大，及用于输出第二输出信号至所述三级放大单元13；所述三级放大单元13用于对所述第二输出信号做三级放大，及用于输出第三输出信号至功率输出单元14；所述供电单元15分别与所述二级放大单元12和所述三级放大单元13连接。
35.如图1所示，于一实施例中，所述一级放大单元11采用运放放大方式。
36.如图1所示，于一实施例中，所述二级放大单元12采用三极管放大方式。
37.如图1所示，于一实施例中，所述二级放大单元12包括晶体管正极放大模块121和晶体管负极放大模块122。
38.具体地，晶体管正极放大模块121分别与一级放大单元11和三级放大单元13连接；晶体管负极放大模块122分别与一级放大单元11和三级放大单元13连接。
39.需要说明的是，三极管有温度特性，温度越升高集电极的电流同时也会升高，反之下降，如果两只三极管的特性十分接近，那温度变化的时候对这两个三极管的集电极电流变化基本相同。
40.如图1所示，于一实施例中，所述三级放大单元13采用大功率管放大方式。
41.如图1所示，于一实施例中，所述三级放大单元13包括大功率晶体管正极放大模块131和大功率晶体管正极放大模块132。
42.具体地，大功率晶体管正极放大模块131分别与晶体管正极放大模块121和功率输出单元14连接；大功率晶体管正极放大模块132分别与晶体管负极放大模块122和功率输出单元14连接。
43.需要说明的是，上述的大功率管一般指大功率电子管（high-frequency electron tube ），即第一代电力电子器件，用于高频电能变换电路。
44.需要说明的是，为了减少温度对电路的影响，在电路中设计了分级放大功能；具体地，输入信号首先进入运放做第一级放大，产生第一输出信号，并输出到小功率三极管做二级放大，经二级放大后产生第二输出信号，并输入到大功率管做第三级放大，让温度由低到高稳步上升，将小信号尽可能避开到低温区，大功率信号维持在高温区时，因大功率电流经过多级放大后比较稳定极少会被高温影响，即使高温也很少会影响大功率信号输出的稳定。
45.如图1所示，于一实施例中，供电单元15包括直流滤波模块151、交流模块152、直流模块153。
46.具体地，直流滤波模块151分别与所述二级放大单元12、所述三级放大单元13及交流模块152连接；交流模块152与直流模块153连接。
47.如图1所示，于一实施例中，还包括输出保护单元16。
48.具体地，所述输出保护单元16与所述三级放大单元13连接。
49.需要说明的是，该输出保护单元16的设计，用于保护在后一级设备的输入接口。
50.如图1所示，于一实施例中，还包括控制单元17。
51.具体地，所述控制单元17分别与所述供电单元15的直流模块153和所述输出保护单元16连接。
52.如图1所示，于一实施例中，还包括输入信号调节单元18。
53.具体地，所述输入信号调节单元18与所述输出保护单元16连接。
54.于一实施例中，所述输入信号调节单元18采用电位器调节所述输入信号的幅度。
55.需要说明的是，上述的“一级放大单元11”、“晶体管正极放大模块121”、“晶体管负极放大模块122”、“大功率晶体管正极放大模块131”、“大功率晶体管正极放大模块132”、“功率输出单元14”、“直流滤波模块151”、“交流模块152”、“直流模块153”、“输出保护单元16”、“控制单元17”及“输入信号调节单元18”的具体电路结构组成，及结构之间的连接关系不作为限制本实用新型的条件，具体电路结构可参考图1。
56.进一步地，本实用新型的重点在于通过上述电路结构的组成，使得本实用新型提供的差分信号放大电路能够通过区间放大消除温度对信号的影响，输入信号有耦合，信号差值为电路提供了有效的输入信号，电路的输出是对该输入信号之差的放大，放大过程中避免了干扰信号的影响。
57.需要说明的是，本实用新型提供的差分信号放大电路结构简单，零件数量少，电路失真度低，各功率管发热量低，整体电路的抗干扰能力强，且在电路的输出端带有过载保护，电路整体底噪低，使用简单且无需调试。
58.综上所述，本实用新型的差分信号放大电路，与现有技术相比，本实用新型对共模干扰信号有抑制作用，对差模信号有放大作用，通过在电路中设计分级放大功能，能够让温度由低到高稳步上升，将小信号尽可能地避开到了低温区，而大功率信号维持在高温区时，因大功率电流经过多级放大后比较稳定极少会被高温影响，即使高温也很少会影响大功率信号输出的稳定，从而减少了温度对该差分信号放大电路的影响；本实用新型中，由于温度对信号的影响，导致三极管集电极电压发生的变化通过区间放大被消除，输入信号有耦合，信号差值为电路提供了有效的输入信号，电路的输出是对该输入信号之差的放大，放大过程中避免了干扰信号的影响；通过在三级放大单元后设计输出保护单元，目的是保护在后一级设备的输入接口；本实用新型经过电路优化可以提高有效信号幅度，抑制共模信号提高信号抗干扰能力，有效解决了现有差分信号放大电路存在的使用成本高、应用环境挑剔、电路元件型号陈旧后期维护难度大，在某些电路应用中需要元件做配对匹配增加生产成本等问题，同时，增加了电路应用稳定性，使用方便无需另外使用辅助元件，使用和生产成本降低并调试方便；所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
59.上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。