可变增益带通放大电路及可增益带通放大电路的切换控制方法技术

本发明专利技术提供了一种可变增益带通放大器电路及可增益带通放大电路的切换控制方法，其特征在于还包括电阻R3、电阻R5、第一可变增益切换电路、第二可变增益切换电路，其中电阻R3一端连接于电容C1和电阻R1间，电阻R3的另一端连接第一可变增益切换电路的输出端，电阻R5一端连接于电容C1和电阻R1间，电阻R5的另一端连接第二可变增益切换电路的输出端，放大器的正向输入端接收输入信号Ui，放大器的输出端输出信号Uo，第一可变增益切换电路的输入端接收第一可变增益切换控制信号Uc1，第二可变增益切换电路的输入端接收第二可变增益切换控制信号Uc2，电阻R3大于电阻R5的阻值。本发明专利技术可以实现增益值可变，在接收距离较远时保证足够大的信号幅值，方便后续信号处理与检测，且电路简单，成本低。

【技术实现步骤摘要】
可变增益带通放大电路及可增益带通放大电路的切换控制方法
本专利技术涉及一种带通放大电路，特别涉及一种微弱传感器信号处理的可变增益带通放大电路及可增益带通放大电路的切换控制方法。
技术介绍
在传感器接收电路中，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，第一级信号放大需要使用到前置放大电路。经第一级前置放大电路放大的信号，其幅值较小，一般还不能直接用于信号处理和分析。现有的办法是用一级前置放大器放大信号用于后续的信号处理和分析，这样一方面需要使用很高增益带宽的集成运放，高增益带宽的集成运放，其价格也是很昂贵的，这会造成设计成本增加，另一方面，高增益的放大电路，也会增加噪声增益，引入更多的噪声信号，同时，极易造成高频信号部分的不稳定。若在前置放大器后再增加一级固定放大倍数集成运放电路，虽能解决上述问题，但仍存在增益值为一个固定值特性，对于大部分传感器接收信号均存在接收距离越远，信号幅值衰减就越大，经其放大后，信号幅值会出现偏小情况，不能满足后续信号处理和检测的要求；若使用固定大增益的放大倍数，传感器近距离接收时，会导致放大信号饱和失真。若使用集成的增益可调的集成运放，其可调整值是固定的，存在可更改放大倍数的灵活性不够的缺陷。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术的一个目的在于提出了一种新的可变增益带通放大电路，可以实现增益值可变，在接收距离较远时保证足够大的信号幅值，方便后续信号处理与检测，在传感器近距离接收时，避免放大信号饱和失真的情况。为实现上述目的，根据本专利技术的第一方面的实施例，提出了一种可变增益带通放大电路，包括放大器和并联连接于所述放大器的信号输出端和负向输入端的电容C2、电阻R2，还包括依次串联于所述放大器的负向输入端和接地间的电容C1、电阻R1，其特征在于还包括电阻R3、电阻R5、第一可变增益切换电路、第二可变增益切换电路，其中电阻R3一端连接于电容C1和电阻R1间，电阻R3的另一端连接所述第一可变增益切换电路的输出端，电阻R5一端连接于电容C1和电阻R1间，电阻R5的另一端连接所述第二可变增益切换电路的输出端，所述放大器的正向输入端接收输入信号Ui，放大器的输出端输出信号Uo，所述第一可变增益切换电路的输入端接收第一可变增益切换控制信号Uc1，所述第二可变增益切换电路的输入端接收第二可变增益切换控制信号Uc2，所述电阻R3大于电阻R5的阻值，在接收距离较近时，通过第一可变增益切换电路控制电阻R3与接地端断开或/和第二可变增益切换电路控制电阻R5与接地端断开。根据本专利技术的可变增益带通放大电路，电容C1和电阻R1构成低频通路，电阻R2和电容C2构成负反馈通路，电阻R3接收第一可变增益切换电路切换控制，电阻R5接收第二可变增益切换电路切换控制；放大器的正向输入端接收来自前置放大电路放大后的传感器信号Ui，经放大器的输出端输出信号Uo，输出信号Uo经负反馈通路的高频通路电阻R2和电容C2反馈至放大器负向输入端，再经所述的放大器的负向输入端流向地有三条支路，分别是一是低频通路电阻R1和电容C1支路，二是通过电阻R3接第一可变增益切换电路支路，三是通过电阻R5接第二可变增益切换电路支路；在接收距离较远时，通过第一可变增益切换电路控制电阻R3与接地端导通或/和第二可变增益切换电路控制电阻R5与接地端导通，从而实现输出信号Uo的幅值增高以满足后续信号处理和检测的要求；当接收距离很近时，通过第一可变增益切换电路控制电阻R3与接地端断开或/和第二可变增益切换电路控制电阻R5与接地端断开，实现输出信号Uo的幅值降低从而避免放大信号饱和失真。进一步的，所述第一可变增益切换电路包括第一三极管Q1、电阻R4和电阻R7,所述第一三极管Q1的集电极输出连接于电阻R3的另一端，所述第一三极管Q1的发射极接地，电阻R4的一端与所述第一三极管Q1的基极连接，电阻R4另一端连接第一可变增益切换控制信号Uc1，电阻R7一端与所述第一三极管Q1的基极连接，电阻R7另一端接地；所述第二可变增益切换电路包括第二三极管Q2、电阻R6和电阻R8,所述第二三极管Q2的集电极输出连接于电阻R5的另一端，所述第二三极管Q2的发射极接地，电阻R6的一端与所述第二三极管Q2的基极连接，电阻R6另一端连接第二可变增益切换控制信号Uc2，电阻R8一端与所述第二三极管Q2的基极连接，电阻R8另一端接地。进一步的，所述第一可变增益切换电路还可以包括金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)Q1、电阻R4和电阻R7,所述金属氧化物半导体场效应管Q1的漏极输出连接于电阻R3的另一端，所述金属氧化物半导体场效应管Q1的源极接地，电阻R4的一端与所述金属氧化物半导体场效应管Q1的栅极连接，电阻R4另一端连接第一可变增益切换控制信号Uc1，电阻R7一端与所述金属氧化物半导体场效应Q1的栅极连接，电阻R7另一端接地；所述第二可变增益切换电路包括金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)Q2、电阻R6和电阻R8,所述金属氧化物半导体场效应管Q2的漏极输出连接于电阻R5的另一端，所述金属氧化物半导体场效应管Q2的源极接地，电阻R6的一端与所述金属氧化物半导体场效应管Q2的栅极连接，电阻R6另一端连接第二可变增益切换控制信号Uc2，电阻R8一端与所述金属氧化物半导体场效应Q2的栅极连接，电阻R8另一端接地。本专利技术的可变增益带通放大电路可实现其带通滤波放大功能，其中三极管Q1、三极管Q2为开关管，第一可变增益切换电路的第一可变增益切换控制信号Uc1控制三极管Q1的通断，以实现电阻R3接地与否，第二可变增益切换电路输出端输出的第二可变增益切换控制信号Uc2控制三极管Q2的通断，以实现电阻R5接地与否，进而实现低频通路中电阻值大小的自动切换调整，最终实现，放大器的输出端输出信号Uo幅值大小的调整。本专利技术第二方面的目的在于提出如前所述的可增益带通放大电路的切换控制方法，包括如下步骤：S10:根据系统对输出信号Uo幅值要求，设置第一触发阈值Uth1和置第二触发阈值Uth2作为启动和停止第一可变增益切换电路和第二可变增益切换电路的切换电压，其中Uth2＞Uth1；S20:若输出信号Uo的幅值低于阈值Uth1，所述的第一可变增益切换电路的控制信号Uc1或/和第二可变增益切换电路的控制信号Uc2才启动切换；S30:若输出信号Uo的幅值大于Uth2，所述的第一可变增益切换电路的控制信号Uc1或/和第二可变增益切换电路的控制信号Uc2将停止切换。进一步的，在于步骤S20中，包括步骤S21:首先控制信号Uc1启动所述第一可变增益切换电路切换，使得电阻R3与所述电阻R1并联，再判断输出信号Uo的幅值是否低于阈值Uth1；S22:若输出信号Uo的幅值仍然低于阈值Uth1，则控制信号Uc1停止所述第一可变增益切换电路切换，而控制信号Uc2启动所述第二可变增益切换电路切换，使得电阻R5与所述电阻R1并联，再判断输出信号Uo的幅值是否低于阈值Uth1；S23：若输出信号Uo的幅值仍然低于阈值Uth1，控制信号Uc1启动所述第一可变增益切换电路切换，控制信号Uc2启动所述第二可变增益切换电路切换，此时电阻R3、电阻R5与电阻R1一起并联。进一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可增益带通放大电路，包括放大器(1)和并联连接于所述放大器(1)的信号输出端和负向输入端的电容C2、电阻R2，还包括依次串联于所述放大器(1)的负向输入端和接地间的电容C1、电阻R1，其特征在于还包括电阻R3、电阻R5、第一可变增益切换电路(2)、第二可变增益切换电路(3)，其中电阻R3一端连接于电容C1和电阻R1间，电阻R3的另一端连接所述第一可变增益切换电路(2)的输出端，电阻R5一端连接于电容C1和电阻R1间，电阻R5的另一端连接所述第二可变增益切换电路(3)的输出端，所述放大器(1)的正向输入端接收输入信号Ui，放大器(1)的输出端输出信号Uo，所述第一可变增益切换电路(2)的输入端接收第一可变增益切换控制信号Uc1，所述第二可变增益切换电路(3)的输入端接收第二可变增益切换控制信号Uc2，所述电阻R3大于电阻R5的阻值。

【技术特征摘要】
1.一种可变增益带通放大电路，包括放大器(1)和并联连接于所述放大器(1)的信号输出端和负向输入端的电容C2、电阻R2，还包括依次串联于所述放大器(1)的负向输入端和接地间的电容C1、电阻R1，其特征在于还包括电阻R3、电阻R5、第一可变增益切换电路(2)、第二可变增益切换电路(3)，其中电阻R3一端连接于电容C1和电阻R1间，电阻R3的另一端连接所述第一可变增益切换电路(2)的输出端，电阻R5一端连接于电容C1和电阻R1间，电阻R5的另一端连接所述第二可变增益切换电路(3)的输出端，所述放大器(1)的正向输入端接收输入信号Ui，放大器(1)的输出端输出信号Uo，所述第一可变增益切换电路(2)的输入端接收第一可变增益切换控制信号Uc1，所述第二可变增益切换电路(3)的输入端接收第二可变增益切换控制信号Uc2，所述电阻R3大于电阻R5的阻值，在接收距离较近时，通过第一可变增益切换电路(2)控制电阻R3与接地端断开或/和第二可变增益其换电路(3)控制电阻R5与接地端断开。2.根据权利要求1所述的可变增益带通放大电路，其特征在于所述第一可变增益切换电路(2)包括第一三极管Q1、电阻R4和电阻R7，所述第一三极管Q1的集电极输出连接于电阻R3的另一端，所述第一三极管Q1的发射极接地，电阻R4的一端与所述第一三极管Q1的基极连接，电阻R4另一端连接第一可变增益切换控制信号Uc1，电阻R7一端与所述第一三极管Q1的基极连接，电阻R7另一端接地；所述第二可变增益切换电路(3)包括第二三极管Q2、电阻R6和电阻R8，所述第二三极管Q2的集电极输出连接于电阻R5的另一端，所述第二三极管Q2的发射极接地，电阻R6的一端与所述第二三极管Q2的基极连接，电阻R6另一端连接第二可变增益切换控制信号Uc2，电阻R8一端与所述第二三极管Q2的基极连接，电阻R8另一端接地。3.根据权利要求1所述的可变增益带通放大电路，其特征在于所述第一可变增益切换电路(2)包括金属氧化物半导体场效应管Q1、电阻R4和电阻R7，所述金属氧化物半导体场效应管Q1的漏极输出连接于电阻R3的另一端，所述金属氧化物半导体场效应管Q1的源极接地，电阻R4的一端与所述金属氧化物半导体场效应管Q1的栅极连接，电阻R4另一端连接第一可变增益切换控制信号Uc1，电阻R7一端与所述金属氧化物半导体场效应管Q1的栅极连接，电阻R7另一端接地；所述第二可变增益切换电路(3)包括金属氧化物半导体场效应管Q2、电阻R6和电阻R8，所述金属氧化物半导体场效应管Q2的漏极输出连接于电阻R5的另一端，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦运柏，肖琨，宋树祥，蒋品群，雷晓平，谢军涛，岑明灿，唐荣江，
申请(专利权)人：广西师范大学，
类型：发明
国别省市：广西;45