宽输入动态范围的前置放大电路及具有其的传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种宽输入动态范围的前置放大电路及具有其的传感器。其中，宽输入动态范围的前置放大电路包括：前级信号采集电路、第一一阶RC高通滤波电路、电压跟随器、二阶压控低通滤波电路以及三阶有源带通滤波电路；信号采集电路的输出端与第一一阶RC高通滤波电路的输入端相连，第一一阶RC高通滤波电路的输出端与电压跟随器的输入端相连，电压跟随器的输出端与二阶压控低通滤波电路的输入端相连，二阶压控低通滤波电路的输出端与三阶有源带通滤波电路的输入端相连；三阶有源带通滤波电路包括第二一阶RC高通滤波电路、三阶RC低通滤波电路和运算放大电路，第二一阶RC高通滤波电路、三阶RC低通滤波电路和运算放大电路以串联方式连接。

Preamplifier with wide input dynamic range and its sensor

【技术实现步骤摘要】
宽输入动态范围的前置放大电路及具有其的传感器
本专利技术涉及放大电路
，尤其涉及一种宽输入动态范围的前置放大电路及具有其的传感器。
技术介绍
随着电子信息科学与技术的飞速发展，传感器技术已经在交通、机械、电力等领域得到了广泛的应用，与之相应的传感器信号处理技术也得到了长足的进步。目前很多传感器，如压电式传感器、压力传感器、压电式水听器等电容性传感器在工作时，可输出正比于被测物理量的电荷量，且具有较好的线性度，但是产生的电荷量都比较微弱，因此亟需一种与之相匹配的前置放大电路，对产生的电荷量进行转换并对信号做放大处理。目前，现有的前置放大电路可以实现微电荷的采集、转换以及信号的放大，但是信号的最大输入范围受限，动态范围较小，且带通滤波的效果也因设计的电路性能而异。因此，研究一种宽输入动态范围的前置放大电路具有很高的实用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题之一。为此，本专利技术的第一个目的在于提出一种宽输入动态范围的前置放大电路，具有以下优点：1)宽输入动态范围；2)通频带内平稳，滤波效果好；3)微电荷的采集、转换以及信号做放大处理的电路设计方案可靠性高；4)电路性能稳定，信噪比高。本专利技术的第二个目的在于提出一种传感器。为了实现上述目的，本专利技术第一方面实施例提出一种宽输入动态范围的前置放大电路，包括：前级信号采集电路、第一一阶RC高通滤波电路、电压跟随器、二阶压控低通滤波电路以及三阶有源带通滤波电路；所述信号采集电路的输出端与所述第一一阶RC高通滤波电路的输入端相连，所述第一一阶RC高通滤波电路的输出端与所述电压跟随器的输入端相连，所述电压跟随器的输出端与所述二阶压控低通滤波电路的输入端相连，所述二阶压控低通滤波电路的输出端与所述三阶有源带通滤波电路的输入端相连；所述三阶有源带通滤波电路包括第二一阶RC高通滤波电路、三阶RC低通滤波电路和运算放大电路，所述第二一阶RC高通滤波电路、所述三阶RC低通滤波电路和所述运算放大电路以串联方式连接。可选的，所述第二一阶RC高通滤波电路的输出端与所述三阶RC低通滤波电路的输入端相连，所述三阶RC低通滤波电路的输出端与所述运算放大电路的输入端相连；或者所述三阶RC低通滤波电路的输出端与所述第二一阶RC高通滤波电路的输入端相连，所述第二一阶RC高通滤波电路的输出端与所述运算放大电路的输入端相连。可选的，所述前级信号采集电路包括电荷源Q0、电荷源等效电容C0、电容C1、电阻R1、运算放大器U1A以及电阻R2，其中，所述电荷源Q0、所述电荷源等效电容C0、所述电容C1、所述电阻R1并联，所述电荷源Q0、所述电荷源等效电容C0、所述电容C1、所述电阻R1的一端与所述运算放大器U1A的正输入端相连，所述电荷源Q0、所述电荷源等效电容C0、所述电容C1、所述电阻R1的另一端接地；所述电阻R2的一端与所述运算放大器U1A的负输入端相连，所述电阻R2的另一端与所述运算放大器U1A的输出端相连；所述运算放大器U1A的正电源端与地之间并联两个电容C2和C3，所述运算放大器U1A的负电源端与地之间并联两个电容C4和C5。可选的，所述第一一阶RC高通滤波电路包括电容C6、电阻R3，所述电容C6的一端与所述运算放大器U1A的输出端相连，所述电容C6的另一端分别与所述电阻R3的一端，所述电阻R3的另一端接地。可选的，所述电压跟随器包括运算放大器U1B和电阻R4，所述运算放大器U1B的正输入端与所述电容C6的另一端相连，所述运算放大器U1B的负输入端与所述电阻R4的一端相连。可选的，所述二阶压控低通滤波电路包括电容C7、电容C8、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、运算放大器U2A，其中，所述电阻R5的一端与所述电阻R4的另一端相连，所述电阻R5的另一端分别与所述电阻R7的一端和所述电容C7的一端相连，所述电阻R7的另一端分别与所述电容C8的一端和所述运算放大器U2A的正输入端相连，所述电容C8的另一端接地，所述运算放大器U2A的负输入端分别与所述电阻R6的一端和所述电阻R8的一端相连，所述电阻R6的另一端接地，所述电阻R8的另一端与所述运算放大器U2A的输出端相连，所述运算放大器U2A的正电源端与地之间并联两个电容C9和C10，所述运算放大器U2A的负电源端与地之间并联两个电容C11和C12。可选的，所述三阶RC低通滤波电路包括电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C13、电容C14、电容C15，其中，所述电阻R9、所述电阻R10、所述电阻R11串联，所述电阻R9的输入端作为所述三阶RC低通滤波电路的输入端，所述电阻R11的输出端作为所述三阶RC低通滤波电路的输出端；所述电容C13的一端与所述电阻R9的输出端相连，所述电容C13的另一端接地，所述电容C14的一端与所述电阻R10的输出端相连，所述电容C14的另一端接地，所述电容C15的一端与所述电阻R11的输出端相连，所述电容C15的另一端接地。可选的，所述第二一阶RC高通滤波电路包括电容C16和电阻R12，所述电容C16的输入端作为所述第二一阶RC高通滤波电路的输入端，所述电容C16的输出端作为所述第二一阶RC高通滤波电路的输出端，所述电阻R12的一端与所述电容C16的输出端相连，所述电阻R12的另一端接地。可选的，所述运算放大电路包括运算放大器U2B、电阻R13、电阻R14，所述运算放大器U2B的正输入端作为所述运算放大电路的输入端，所述运算放大器U2B的正电源端与地之间并联两个电容C17和C18，所述运算放大器U2B的负电源端与地之间并联两个电容C19和C20，所述运算放大器U2B的负输入端分别与所述电阻R13和所述电阻R14的一端相连，所述电阻R13的另一端接地，所述电阻R14的另一端与所述运算放大器U2B的输出端相连。本专利技术实施例的宽输入动态范围的前置放大电路，具有以下优点：1)宽输入动态范围；2)通频带内平稳，滤波效果好；3)微电荷的采集、转换以及信号做放大处理的电路设计方案可靠性高；4)电路性能稳定，信噪比高。为了实现上述目的，本专利技术第二方面实施例提出了一种传感器，该传感器包括上一实施例所述的宽输入动态范围的前置放大电路，该传感器包括压电类电容式传感器。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术一实施例的宽输入动态范围的前置放大电路的电路图；图1a是本专利技术一个实施例的三阶有源带通滤波电路的电路图一；图1b是本专利技术一个实施例的三阶有源带通滤波电路的电路图二；图2是本专利技术一具体实施例的宽输入动态范围的前置放大电路的电路图；图3是本专利技术一个具体实施例的前级信号采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种宽输入动态范围的前置放大电路，其特征在于，包括：/n前级信号采集电路、第一一阶RC高通滤波电路、电压跟随器、二阶压控低通滤波电路以及三阶有源带通滤波电路；/n所述信号采集电路的输出端与所述第一一阶RC高通滤波电路的输入端相连，所述第一一阶RC高通滤波电路的输出端与所述电压跟随器的输入端相连，所述电压跟随器的输出端与所述二阶压控低通滤波电路的输入端相连，所述二阶压控低通滤波电路的输出端与所述三阶有源带通滤波电路的输入端相连；/n所述三阶有源带通滤波电路包括第二一阶RC高通滤波电路、三阶RC低通滤波电路和运算放大电路，所述第二一阶RC高通滤波电路、所述三阶RC低通滤波电路和所述运算放大电路以串联方式连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种宽输入动态范围的前置放大电路，其特征在于，包括：
前级信号采集电路、第一一阶RC高通滤波电路、电压跟随器、二阶压控低通滤波电路以及三阶有源带通滤波电路；
所述信号采集电路的输出端与所述第一一阶RC高通滤波电路的输入端相连，所述第一一阶RC高通滤波电路的输出端与所述电压跟随器的输入端相连，所述电压跟随器的输出端与所述二阶压控低通滤波电路的输入端相连，所述二阶压控低通滤波电路的输出端与所述三阶有源带通滤波电路的输入端相连；
所述三阶有源带通滤波电路包括第二一阶RC高通滤波电路、三阶RC低通滤波电路和运算放大电路，所述第二一阶RC高通滤波电路、所述三阶RC低通滤波电路和所述运算放大电路以串联方式连接。


2.如权利要求1所述的前置放大电路，其特征在于，所述第二一阶RC高通滤波电路的输出端与所述三阶RC低通滤波电路的输入端相连，所述三阶RC低通滤波电路的输出端与所述运算放大电路的输入端相连；或者
所述三阶RC低通滤波电路的输出端与所述第二一阶RC高通滤波电路的输入端相连，所述第二一阶RC高通滤波电路的输出端与所述运算放大电路的输入端相连。


3.如权利要求1所述的前置放大电路，其特征在于，所述前级信号采集电路包括电荷源Q0、电荷源等效电容C0、电容C1、电阻R1、运算放大器U1A以及电阻R2，
其中，所述电荷源Q0、所述电荷源等效电容C0、所述电容C1、所述电阻R1并联，所述电荷源Q0、所述电荷源等效电容C0、所述电容C1、所述电阻R1的一端与所述运算放大器U1A的正输入端相连，所述电荷源Q0、所述电荷源等效电容C0、所述电容C1、所述电阻R1的另一端接地；
所述电阻R2的一端与所述运算放大器U1A的负输入端相连，所述电阻R2的另一端与所述运算放大器U1A的输出端相连；
所述运算放大器U1A的正电源端与地之间并联两个电容C2和C3，所述运算放大器U1A的负电源端与地之间并联两个电容C4和C5。


4.如权利要求3所述的前置放大电路，其特征在于，所述第一一阶RC高通滤波电路包括电容C6、电阻R3，所述电容C6的一端与所述运算放大器U1A的输出端相连，所述电容C6的另一端分别与所述电阻R3的一端，所述电阻R3的另一端接地。


5.如权利要求4所述的前置放大电路，其特征在于，所述电压跟随器包括运算放大器U1B和电阻R4，所述运算放大器U1B的正输入端与所述电容C6的另一端相连，所述运算放大器U1B的负输入端与所述电阻R4的一端相连。


6.如权利要求5所述的前...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘松，吴先梅，张金英，
申请(专利权)人：太仓宏微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32