一种量程可切换运放电路的制作方法

本技术属于电子电路，尤其涉及一种量程可切换运放电路。

背景技术：

1、碳基芯片是以碳纳米管、碳化硅石墨烯等材料为核心的芯片。碳基芯片与常规的硅基芯片相比，性能提升10倍以上，具备更优的电子特性，如更快的传输速率。因此，碳基芯片被广泛应用于众多技术领域中。

2、在生物技术领域，碳基生物传感芯片为电流型传感器，其输出电流会随修饰物的变化而变化，一般而言，不同修饰物的碳基生物芯片其输出电流最大不超过300ua，输出电流小，无法直接被a/d转换器进行处理与应用。

技术实现思路

1、鉴于此，本实用新型实施例提供了一种量程可切换运放电路，以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷，解决由于电流型传感器输出电流信号小，无法直接被a/d转换器进行处理与应用的问题、现有运放电路无法针对附有不同修饰物的碳基生物芯片的输出电流支持宽电流范围检测的问题、以及现有运放电路精度低、噪声高的问题。

2、本实用新型的技术方案如下：

3、本实用新型提供一种量程可切换运放电路，其特征在于，包括：运算放大器、控制器、多路复用器和多个量程电路；

4、所述运算放大器的正向输入端子连接直流电压，反向输入端子连接电流型传感器和所述多路复用器的输入引脚；所述运算放大器的输出端子串接第五电阻；

5、所述多路复用器的控制引脚与所述控制器的功能引脚连接；所述多路复用器的各输出作为开关引脚，与相应的量程电路连接；

6、第一电阻和第一电容的一端以并联的方式连接所述多路复用器的第一开关引脚；第二电阻和第二电容的一端以并联的方式连接所述多路复用器的第二开关引脚；第三电阻和第三电容的一端以并联的方式连接所述多路复用器的第三开关引脚；第四电阻和第四电容以并联的方式连接所述多路复用器的第四开关引脚；所述第一电容、所述第二电容、所述第三电容和所述第四电容的另一端以并联的方式连接所述运算放大器的输出端子；所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻、所述第四电阻和第五电容以并联的方式连接所述第五电阻；所述第五电容接地。

7、在本实用新型的一些实施例中，基于所述运算放大器构成的子运放电路为跨阻放大电路。

8、在本实用新型的一些实施例中，所述运算放大器的正向输入端子连接2.5v的直流电压。

9、在本实用新型的一些实施例中，所述多路复用器为四选一模拟电子开关。

10、在本实用新型的一些实施例中，所述多路复用器的控制引脚包括第一控制引脚、第二控制引脚和使能引脚；所述控制器的功能引脚包括第一功能引脚、第二功能引脚和第三功能引脚；所述第一控制引脚与所述第一功能引脚连接，所述第二控制引脚与所述第二功能引脚连接，所述使能引脚与所述第三功能引脚连接；通过所述第三功能引脚控制所述使能引脚，以控制所述多路复用器的启动与关闭；通过所述第一功能引脚和所述第二功能引脚控制所述第一控制引脚和所述第二控制引脚，以选择相应的量程电路。

11、在本实用新型的一些实施例中，所述多路复用器的控制引脚的逻辑电平状态与所述开关引脚的关系为：

12、当所述使能引脚置于低电平时，无论所述第一控制引脚和所述第二控制引脚置于低电平或高电平，所有开关引脚均断开；

13、当所述使能引脚置于高电平时，所述第一控制引脚和所述第二控制引脚均置于低电平，所述第一开关引脚导通；

14、当所述使能引脚置于高电平时，所述第一控制引脚置于高电平，所述第二控制引脚置于低电平，所述第二开关引脚导通；

15、当所述使能引脚置于高电平时，所述第一控制引脚置于低电平，所述第二控制引脚置于高电平，所述第三开关引脚导通；

16、当所述使能引脚置于高电平时，所述第一控制引脚和所述第二控制引脚均置于高电平，所述第四开关引脚导通。

17、在本实用新型的一些实施例中，预先设置各量程电路的量程范围，所述控制器判断输入信号所属的量程范围后，控制所述多路复用器选择相应的量程电路。

18、在本实用新型的一些实施例中，还包括：

19、所述控制器实时采集所述输入信号，以预设数量个样本为一组，求取其平均值，将所述平均值与所述量程范围进行比较，以选择相应的量程电路。

20、在本实用新型的一些实施例中，在所述控制器实时采集所述输入信号之前，将所述输入信号从模拟信号转换为数字信号；在求取平均值之前，对所述输入信号进行平均滤波处理。

21、在本实用新型的一些实施例中，预先设置各量程电路的量程范围，且当所述第五电阻阻值为100欧姆时，还包括：

22、当所述第一电阻阻值为1m欧姆，所述第一电容为20pf时，构成的第一量程电路的电流检测量程范围为0～2.5ua；

23、当所述第二电阻阻值为100k欧姆，所述第二电容为150pf时，构成的第二量程电路的电流检测量程范围为2.5ua～25ua；

24、当所述第三电阻阻值为25k欧姆，所述第三电容为630pf时，构成的第三量程电路的电流检测量程范围为25ua～100ua；

25、当所述第四电阻阻值为5k欧姆，所述第四电容为3nf时，构成的第四量程电路的电流检测量程范围为100ua～500ua。

26、本实用新型的有益效果至少是：

27、本实用新型提供一种量程可切换运放电路，包括：用于将电流型传感器输入的na级电流信号放大为mv级电压信号的子运放电路；用于基于预设程序控制多路复用器的控制器；用于基于预设程序选通不同量程电路的多路复用器；以及用于作为运算放大器负反馈电阻的不同量程电路。本实用新型提供的量程可切换运放电路能够对na级电流信号进行放大，同时，能基于预设程序通过控制器控制多路复用器切换不同量程的运放电路，支持0～500ua不同范围的小信号运放且精度高。

28、本实用新型的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本实用新型的实践而获知。本实用新型的目的和其它优点可以通过在本公开内容以及附图中具体指出的结构实现到并获得。

29、本领域技术人员将会理解的是，能够用本实用新型实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本实用新型能够实现的上述和其他目的。

技术特征：

1.一种量程可切换运放电路，其特征在于，包括：运算放大器、控制器、多路复用器和多个量程电路；

2.根据权利要求1所述的量程可切换运放电路，其特征在于，基于所述运算放大器构成的子运放电路为跨阻放大电路。

3.根据权利要求1所述的量程可切换运放电路，其特征在于，所述运算放大器的正向输入端子连接2.5v的直流电压。

4.根据权利要求1所述的量程可切换运放电路，其特征在于，所述多路复用器为四选一模拟电子开关。

5.根据权利要求4所述的量程可切换运放电路，其特征在于，所述多路复用器的控制引脚包括第一控制引脚、第二控制引脚和使能引脚；所述控制器的功能引脚包括第一功能引脚、第二功能引脚和第三功能引脚；所述第一控制引脚与所述第一功能引脚连接，所述第二控制引脚与所述第二功能引脚连接，所述使能引脚与所述第三功能引脚连接；通过所述第三功能引脚控制所述使能引脚，以控制所述多路复用器的启动与关闭；通过所述第一功能引脚和所述第二功能引脚控制所述第一控制引脚和所述第二控制引脚，以选择相应的量程电路。

6.根据权利要求5所述的量程可切换运放电路，其特征在于，所述多路复用器的控制引脚的逻辑电平状态与所述开关引脚的关系为：

7.根据权利要求1所述的量程可切换运放电路，其特征在于，预先设置各量程电路的量程范围，所述控制器判断输入信号所属的量程范围后，控制所述多路复用器选择相应的量程电路。

8.根据权利要求7所述的量程可切换运放电路，其特征在于，还包括：

9.根据权利要求8所述的量程可切换运放电路，其特征在于，在所述控制器实时采集所述输入信号之前，将所述输入信号从模拟信号转换为数字信号；在求取平均值之前，对所述输入信号进行平均滤波处理。

10.根据权利要求7所述的量程可切换运放电路，其特征在于，预先设置各量程电路的量程范围，且当所述第五电阻阻值为100欧姆时，还包括：

技术总结
本技术提供一种量程可切换运放电路，属于电子电路技术领域，包括：用于将电流型传感器输入的nA级电流信号放大为mV级电压信号的子运放电路；用于基于预设程序控制多路复用器的控制器；用于基于预设程序选通不同量程电路的多路复用器；以及用于作为运算放大器负反馈电阻的不同量程电路。本技术提供的量程可切换运放电路能够对nA级电流信号进行放大，同时，能基于预设程序通过控制器控制多路复用器切换不同量程的运放电路，支持0～500uA不同范围的小信号运放且精度高。

技术研发人员：彭立峰
受保护的技术使用者：湖南元芯传感科技有限责任公司
技术研发日：20230725
技术公布日：2024/1/15