[发明专利]一种直流耦合高精度放大装置

说明书

本发明涉及一种直流耦合高精度放大装置。所述直流耦合高精度放大装置包括调制器单元、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适当放大，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，从而消除干扰信号。本发明能够实现低成本、低噪声、低功耗，高精度及便携等优点。

技术领域

本发明属于放大器技术领域，尤其涉及一种直流耦合高精度放大装置。

背景技术

自然界中的微弱信号(如：机械振动，生物电信号等)幅度很低，同时周围环境中存在各种杂散的电磁场、走线，工频等干扰，例如脑电信号的幅度是从几微伏到几百微伏，频率0.5赫兹到100赫兹，但是由电极失配引起的干扰信号，幅度就达到几百毫伏，频率低于0.5赫兹。在集成电路设计中追求低压低功耗设计，芯片工作电压很低(如：1.8伏，1伏)，所以，如果将带有干扰信号的微弱电信号直接放大，微弱电信号易被干扰信号淹没；为了获得高质量的微弱电信号，必须要消除干扰信号。

目前，消除干扰信号的方法主要包括：1、传统的三运放结构，信号通过两个对称的缓冲器(没有放大功能的放大器组成)，差分输入放大级电路。通过提高共模抑制比，使有用信号表现的比干扰信号更强烈。2、输入大电容耦合：利用输入电容和放大器等效电阻形成高通滤波消除低频干扰信号。3、前馈回路的技术方案将采集到的电信号分为两路，一路是经过低通滤波，另一路是不作处理，然后两路信号汇聚一点，在此点两路信号相减实现降低干扰信号，最后再放大微弱电信号。

上述消除干扰信号的方法存在以下缺点:采用三运放结构的方法需要先通过两个对称的缓冲器(没有放大功能的放大器组成)，差分输入第三个运放，放大信号。但是输入端的两个缓冲器不可能完全对称，会产生额外的差模信号，影响获取的信号质量，同时功耗大，面积大。输入大电容耦合技术由于大电容不易在芯片内集成，需要片外电容，成本高，功耗大，精度低。采用前馈回路的方法虽然可以实现直流耦合，但是低通滤波器是采用电阻和前置放大器输入管的寄生电容组成，而寄生电容及易受工艺和温度的影响，所以采集的信号质量受外界环境的影响很大，对电路设计的要求也很高，很难实现广泛应用。

发明内容

本发明提供了一种直流耦合高精度放大装置，旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。

本发明实现方式如下，一种直流耦合高精度放大装置，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适当放大，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。

本发明实施例采取的技术方案还包括：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适当放大，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。