Rc前置放大電路的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種傳感接收電路，特別涉及一種高阻抗輸入的RC前置放大電路。
【背景技術】
[0002] 在傳感器接收電路中，壓電式接收傳感器是可以對動態(tài)力，機械沖擊和振動進行 測量，在聲學、醫(yī)學、力學、導航等方面都到廣泛的運用。但此接收傳感類型的內(nèi)阻等效模 型是由電阻、電容和電感組成，其阻抗都較大，且隨頻率變化而變化，此外，一般傳感器接收 到信號都是很微弱的，為將其微弱信號放大到能被檢測的水平時，均需要使用前置放大電 路。若將壓電式接收傳感器直接是使用現(xiàn)有Sallen-Key放大電路或多重反饋放大電路 (MultipleFeedback)等作為其前置放大電路，均存在信號內(nèi)阻與放大器內(nèi)阻相當問題，這 會降低整個放大電路信噪比，同時，這類接收傳感器的內(nèi)阻具有容抗或感抗特性，直接接入 放大器，若無源器件（如反饋網(wǎng)絡和相位補償網(wǎng)絡的電阻、電容）使用不當很有可能導致整 個放大電路的不穩(wěn)定性。目前對此類信號處理的前置放大有兩種方案。一種是在接收傳感 的輸出端接一個幾kQ電阻到地，這種接固定負載做法，在低頻段時會有較高信噪比，但在 中高頻時，負載為電阻，接收信號為內(nèi)阻是隨頻率的變化，極有可能導致接收信號內(nèi)阻和負 載電阻相當情況或小于負載情況的，從而降低整個電路的信噪比，另外，下拉到地的幾kQ 電阻的負載，在中高頻放大時，由于其負載電阻的熱噪聲很有可能和放大器噪聲密度相當 水平，這也會額外造成整個信號誤差。另一種是用增加一級集成運放來替代上述的幾kQ 接地負載，它雖能解決其高輸入阻抗問題，但這需額外使用集成運放芯片，會增加整個設計 成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術或相關技術中存在的技術問題之一。
[0004] 為此，本發(fā)明的一個目的在于提出了一種新的低成本、寬帶寬的RC前置放大電 路，既能有效解決增加一級集成運放芯片成本問題，還能有效抑制噪聲和實現(xiàn)微弱信號放 大的目的。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面的實施例，提出了一種RC前置放大電 路，包括信號源Ui、第一級級聯(lián)三極管（1)、第二級級聯(lián)放大器（2)、自舉電路（3)、負載電組 R5、米勒電容C2和級聯(lián)負反饋通路（4)，所述第一級級聯(lián)三極管（1)的基極連接信號源Ui 的正向端，所述第一級級聯(lián)三極管（1)的發(fā)射極與所述級聯(lián)負反饋電路（4)的輸出端連接， 所述級聯(lián)負反饋電路（4)的輸入端連接于所述第二級級聯(lián)放大器（2)的輸出端，所述第一 級級聯(lián)三極管（1)的集電極分別連接于所述負載電阻R5的一端及所述第二級級聯(lián)放大器 (2)的負輸入端，所述負載電阻R5的另一端接地，所述第二級級聯(lián)放大器（2)的輸出端為信 號輸出端，所述米勒電容C2的兩端分別連接于所述第二級級聯(lián)放大器（2)的負輸入端和輸 出端，所述自舉電路（3)連接于所述第二級級聯(lián)放大器（2)的正輸入端與所述信號源Ui的 正向端間。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的RC前置放大電路，負載電阻R5既是作為第一級級聯(lián)三極管（1)輸 出負載又是作為第二級級聯(lián)的放大器（2)輸入匹配噪聲電阻，通過級聯(lián)負反饋通路（4)可 提高第二級級聯(lián)放大器（2)的相位裕度、展寬頻帶，即實現(xiàn)大反饋量的寬通頻帶的穩(wěn)定性， 從而實現(xiàn)寬帶寬的穩(wěn)定放大增益，而米勒電容C2可提供高通通路和相位補償，整個電路僅 僅使用一個放大器，結構簡單，體積較小，成本低。
[0007] 進一步的，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的RC前置放大電路，所述負反饋電路（4)包括 電容C1、電阻R1和電阻R2,其中電容C1的一端接地、另一端連接于電阻R1的一端，電阻R1 的另一端分別與所述的第一級級聯(lián)三極管（1)的發(fā)射極和電阻R2的一端連接，電阻R2的 另一端連接于所述第二級級聯(lián)放大器（2)的輸出端連接。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，所述電阻R1值范圍為100D~5kQ，電阻R2值范 圍為lkQ~20kQ，C1值范圍為10nF~470nF。
[0009] 進一步的，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的RC前置放大電路，所述自舉電路包括電容 C3、電阻R3、電阻R4,其中電阻R3的一端連接信號源Ui的正向端、另一端與所述第二級級 聯(lián)放大器（2)的正向輸入端連接，所述電阻R4的一端接地、另一端與所述第二級級聯(lián)放大 器（2)的正向輸入端連接，所述電容C3的一端接地、另一端與所述第二級級聯(lián)放大器（2) 的正向輸入端連接。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，電阻R3的阻值范圍為6. 8kD~lookD。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，所述電阻R4的阻值范圍為200Q~3. 16kQ，所述 電容C3的電容值范圍為3. 3nF~4. 7uF。
[0012] 進一步的，所述信號源Ui的頻率介于1kHz~100kHz之間，幅值介于lmVpp~ 50mVpp之間。
[0013] 進一步的，所述第二級級聯(lián)放大器2的增益帶寬大于等于4. 5MHz。
[0014] 進一步的，所述電阻R5值范圍為200Q~3. 16kQ。
[0015] 進一步的，所述米勒電容C2值范圍為10pF~InF。
[0016] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點和有益效果：
[0017] 1、第一級級聯(lián)采用三極管作為有源濾波器的核心輸入器件，以集成運放作為第二 級級聯(lián)的通頻帶緩沖輸出，同時，配以電阻和電容實現(xiàn)外圍補充，使得通頻帶內(nèi)增益的性穩(wěn) 定和輸入阻抗都較高，而輸出阻抗較低，這樣，濾波器在實現(xiàn)穩(wěn)定濾波的基礎上，還兼有放 大和緩沖作用；
[0018] 2、使用三極管結構替代現(xiàn)有前置放大電路中常使用的雙運放放大電路中一個集 成放大器，其結構簡單，體積較小，成本低，穩(wěn)定性方面與雙運放放大電路相當；
[0019] 3、采用濾波電阻R4和濾波電容C3并聯(lián)接入第二級級聯(lián)的放大器（2)的正向端與 地之間，進一步除去干擾信號，使濾波效果更理想；
[0020] 4、級聯(lián)負反饋電路（4)的電阻R1與C1串聯(lián)接電阻R2的連接關系，可提高級聯(lián)放 大器的相位裕度、展寬頻帶，從而可實現(xiàn)寬帶寬的穩(wěn)定放大增益。
[0021] 本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0022] 本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結合下面附圖對實施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中：
[0023] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的RC前置放大電路的結構示意圖；
[0024] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的前置放大路具體實施例的實現(xiàn)效果仿真結果示意圖；
【具體實施方式】
[0025] 為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點，下面結合附圖和具體實 施方式對本發(fā)明進行進一步的詳細描述。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的實施 例及實施例中的特征可以相互組合。
[0026] 在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可 以采用其他不同于在此描述的其他方式來實施，因此，本發(fā)明的保護范圍并不受下面公開 的具體實施例的限制。
[0027] 下面結合圖1，對根據(jù)本發(fā)明的實施例的RC前置放大電路進行具體說明。
[0028] 如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的實施例的RC前置放大電路包括信號源Ui、第一級級聯(lián) 三極管（1)、第二級級聯(lián)放大器（2)、自舉電路（3)、負載電組R5、米勒電容C2和級聯(lián)負反饋 電路（4)，所述第一級級聯(lián)三極管（1)的基極連接信號源Ui的正向端，所述信號源Ui的負 向端接地，所述第一級級聯(lián)三極管（1)的發(fā)射極與所述級聯(lián)負反饋電路（4)的輸出端連接， 所述級聯(lián)負反饋電路（4)的輸入端連接于所述第二級級聯(lián)放大器（2)的輸出端，所述第一 級級聯(lián)三極管（1)的集電極分別連接于所述負載電阻R5的一端及所述第二級級聯(lián)放大器 (2)的負輸入端，所述負載電阻R5的另一端接地，所述第二級級聯(lián)放大器（2)的輸出端為 信號輸出端，所述米勒電容C2的兩端分別連接于所述第二級級聯(lián)放大器（2)的負輸入端和 輸出端，所述自舉電路（3)連接于所述第二級級聯(lián)放大器（2