[发明专利]一种直流耦合高精度放大装置

权利要求书

1.一种直流耦合高精度放大装置，其特征在于，包括调制器单元、前置放大器单元和干扰信号压缩环路单元；所述调制器单元、前置放大器单元与干扰信号压缩环路单元依次耦合连接，且所述干扰信号压缩环路单元的输出端与调制器单元的输入端耦合连接；所述调制器单元用于将输入的电信号调制到调制信号频率上，并将调制信号输出至前置放大器单元；所述前置放大器单元用于对调制器单元的输出的调制信号进行放大，并将放大后的调制信号输出至干扰信号压缩环路单元；所述干扰信号压缩环路单元用于将放大后的调制信号还原到微弱电信号，提取电信号中的干扰信号，并对干扰信号进行压缩处理后，将被压缩的干扰信号输出至调制器单元，与输入调制器单元的原始电信号相减消除干扰信号。

2.根据权利要求1所述的直流耦合高精度放大装置，其特征在于，还包括增益放大单元和第一解调器单元；消除干扰信号后的有用信号通过所述调制器单元的输出端重新输出至前置放大器中进行放大，所述增益放大单元用于对经前置放大器单元放大的有用信号进行增益放大处理，并将放大后的有用信号输出至第一解调器单元；所述第一解调器单元用于对增益放大单元输出的有用信号进行解调处理，将放大后的有用信号还原到微弱电信号的频率上，同时将电路本身低频噪声和失调搬到高频率上，实现电路的低噪声。

3.根据权利要求2所述的直流耦合高精度放大装置，其特征在于，所述干扰信号压缩环路单元包括第二解调器单元、积分器单元和干扰信号压缩单元，所述第二解调器单元、积分器单元和干扰信号压缩单元依次耦合连接；所述第二解调器单元用于对前置放大器单元输出的调制信号进行解调，还原到微弱电信号；所述积分器单元用于从微弱电信号中提取干扰信号；所述干扰信号压缩单元用于将干扰信号进行压缩处理，以使其接近原始电信号中的干扰信号幅度，并将压缩后的干扰信号输出至调制器单元。

4.根据权利要求2所述的直流耦合高精度放大装置，其特征在于，还包括毛刺消除滤波单元；所述毛刺消除滤波单元用于对第一解调器单元输出的有用信号进行滤波处理，消除由所述调制器单元、第一解调器单元和第二解调器单元中的模拟开关引起的尖峰噪声信号。

5.根据权利要求3所述的直流耦合高精度放大装置，其特征在于，所述干扰信号压缩单元包括由PMOS管组成的源级跟随器和由NMOS管组成的源级跟随器，所述源级跟随器的增益表达式为：

所述表达式中，Av代表源级跟随器的增益，gm代表每一级输入管的跨导，gmb是衬底效应引起的跨导，Rs是源级负反馈电阻。

6.根据权利要求5所述的直流耦合高精度放大装置，其特征在于，所述干扰信号压缩单元还包括带源级负反馈电阻的共源级放大器，所述带源级负反馈电阻的共源级放大器的等效跨导为：

Av＝Gm*R_D

其中，Gm代表每一级的等效跨导，gm代表每一级输入管的跨导，R_D由PMOS管组成的负载电阻。

7.根据权利要求3所述的直流耦合高精度放大装置，其特征在于，所述调制器单元、第一解调器单元以及第二解调器单元分别由四个模拟互补CMOS开关S1、S2、S3和S4组成，每个开关由两个频率相等、相位相差半个周期的时钟信号控制其断开状态。

8.根据权利要求7所述的直流耦合高精度放大装置，其特征在于，所述开关S1和S2的断开状态同步，所述开关S3和S4的断开状态同步，且开关S1、S2与开关S3、S4的断开状态依次交替。

9.根据权利要求4所述的直流耦合高精度放大装置，其特征在于，所述毛刺消除滤波单元时钟信号的频率为第一解调信号频率的两倍。