[发明专利]RC前置放大电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种传感接收电路，特别涉及一种高阻抗输入的RC前置放大电路。

背景技术

在传感器接收电路中，压电式接收传感器是可以对动态力，机械冲击和振动进行测量，在声学、医学、力学、导航等方面都到广泛的运用。但此接收传感类型的内阻等效模型是由电阻、电容和电感组成，其阻抗都较大，且随频率变化而变化，此外，一般传感器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，均需要使用前置放大电路。若将压电式接收传感器直接是使用现有Sallen-Key放大电路或多重反馈放大电路(Multiple Feedback)等作为其前置放大电路，均存在信号内阻与放大器内阻相当问题，这会降低整个放大电路信噪比，同时，这类接收传感器的内阻具有容抗或感抗特性，直接接入放大器，若无源器件(如反馈网络和相位补偿网络的电阻、电容)使用不当很有可能导致整个放大电路的不稳定性。目前对此类信号处理的前置放大有两种方案。一种是在接收传感的输出端接一个几kΩ电阻到地，这种接固定负载做法，在低频段时会有较高信噪比，但在中高频时，负载为电阻，接收信号为内阻是随频率的变化，极有可能导致接收信号内阻和负载电阻相当情况或小于负载情况的，从而降低整个电路的信噪比，另外，下拉到地的几kΩ电阻的负载，在中高频放大时，由于其负载电阻的热噪声很有可能和放大器噪声密度相当水平，这也会额外造成整个信号误差。另一种是用增加一级集成运放来替代上述的几kΩ接地负载，它虽能解决其高输入阻抗问题，但这需额外使用集成运放芯片，会增加整个设计成本。

发明内容

本发明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。

为此，本发明的一个目的在于提出了一种新的低成本、宽带宽的RC前置放大电路，既能有效解决增加一级集成运放芯片成本问题，还能有效抑制噪声和实现微弱信号放大的目的。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例，提出了一种RC前置放大电路，包括信号源Ui、第一级级联三极管(1)、第二级级联放大器(2)、自举电路(3)、负载电组R5、米勒电容C2和级联负反馈通路(4)，所述第一级级联三极管(1)的基极连接信号源Ui的正向端，所述第一级级联三极管(1)的发射极与所述级联负反馈电路(4)的输出端连接，所述级联负反馈电路(4)的输入端连接于所述第二级级联放大器(2)的输出端，所述第一级级联三极管(1)的集电极分别连接于所述负载电阻R5的一端及所述第二级级联放大器(2)的负输入端，所述负载电阻R5的另一端接地，所述第二级级联放大器(2)的输出端为信号输出端，所述米勒电容C2的两端分别连接于所述第二级级联放大器(2)的负输入端和输出端，所述自举电路(3)连接于所述第二级级联放大器(2)的正输入端与所述信号源Ui的正向端间。

根据本发明的RC前置放大电路，负载电阻R5既是作为第一级级联三极管(1)输出负载又是作为第二级级联的放大器(2)输入匹配噪声电阻，通过级联负反馈通路(4)可提高第二级级联放大器(2)的相位裕度、展宽频带，即实现大反馈量的宽通频带的稳定性，从而实现宽带宽的稳定放大增益，而米勒电容C2可提供高通通路和相位补偿，整个电路仅仅使用一个放大器，结构简单，体积较小，成本低。

进一步的，根据本发明上述实施例的RC前置放大电路，所述负反馈电路(4)包括电容C1、电阻R1和电阻R2，其中电容C1的一端接地、另一端连接于电阻R1的一端，电阻R1的另一端分别与所述的第一级级联三极管(1)的发射极和电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端连接于所述第二级级联放大器(2)的输出端连接。

根据本发明的一个具体实施例，所述电阻R1值范围为100Ω～5kΩ，电阻R2值范围为1kΩ～20kΩ，C1值范围为10nF～470nF。

进一步的，根据本发明上述实施例的RC前置放大电路，所述自举电路包括电容C3、电阻R3、电阻R4，其中电阻R3的一端连接信号源Ui的正向端、另一端与所述第二级级联放大器(2)的正向输入端连接，所述电阻R4的一端接地、另一端与所述第二级级联放大器(2)的正向输入端连接，所述电容C3的一端接地、另一端与所述第二级级联放大器(2)的正向输入端连接。

根据本发明的一个具体实施例，电阻R3的阻值范围为6.8kΩ～100kΩ。

根据本发明的一个具体实施例，所述电阻R4的阻值范围为200Ω～3.16kΩ，所述电容C3的电容值范围为3.3nF～4.7uF。

进一步的，所述信号源Ui的频率介于1kHz～100kHz之间，幅值介于1mVpp～50mVpp之间。