一种高频无源RC积分放大器的RC参数设计方法技术

本发明专利技术公开了一种高频无源RC积分放大器的RC参数设计方法，所述方法包括如下步骤：步骤1：计算无源RC积分放大器的不完全积分固定偏差与运放输入电压噪声的有效值；步骤2：借助遗传算法对不完全积分和运放输入电压噪声带来的相对综合偏差进行寻优，相对综合偏差最小时，对应的RC值即为最佳的RC取值。本发明专利技术提出了相对综合偏差e，将实际积分信号与理想积分信号的偏差量化，为RC最佳取值提供鉴定标准。本发明专利技术使用遗传算法，借用其寻优功能，快速计算得到相对综合偏差e对应的RC最佳取值。算得到相对综合偏差e对应的RC最佳取值。算得到相对综合偏差e对应的RC最佳取值。

【技术实现步骤摘要】
一种高频无源RC积分放大器的RC参数设计方法


[0001]本专利技术涉及一种高频无源RC积分放大器的RC参数设计方法。

技术介绍

[0002]对高频小幅度信号的积分进行测量时，无源RC积分放大器是一种有效的方案。其中RC电路的RC参数选取，既要满足高频小幅度信号的频带需求，从而减小不完全积分固定偏差，同时又要减少放大器噪声的影响，是无源RC积分放大器能否正常工作的重要参数。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种高频无源RC积分放大器的RC参数设计方法，将不完全积分固定偏差和运放输入电压噪声带来的相对综合偏差降至最小值。
[0004]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0005]一种高频无源RC积分放大器的RC参数设计方法，包括如下步骤：
[0006]步骤1：计算无源RC积分放大器的不完全积分固定偏差与运放输入电压噪声的有效值，其中：
[0007]无源RC积分放大器的不完全积分固定偏差为：
[0008]|U1
real
‑
U1
RC
|；
[0009]其中，U1
RC
为A点高频小幅度的源信号经过RC积分电路后，在B点的实际积分输出电压(不包括噪声)的有效值；U1
real
为A点高频小幅度的源信号经过RC积分电路后，在B点的理想积分输出电压(不包括噪声)的有效值；A点是高频小幅度的源信号，电压有效值是U0；B点是电路中电压幅度最小，噪声影响最大的点，电压有效值是U1；
[0010]U1
real
的计算公式如下：
[0011][0012]U1
RC
的计算公式如下：
[0013][0014]其中，ω为源信号的频率；R为RC积分电路中电阻器的阻值；C为RC积分电路中电容器的电容量；
[0015]步骤2：借助遗传算法对不完全积分和运放输入电压噪声带来的相对综合偏差进行寻优，得到最佳的RC取值，其中：
[0016]不完全积分和运放输入电压噪声带来的相对综合偏差为：
[0017][0018]其中，e为不完全积分和运放输入电压噪声带来的相对综合偏差；U1
noise
为运算放大器在B点噪声电压的有效值，计算公式如下：
[0019][0020]其中，e
n
为运算放大器的输入电压噪声密度；
[0021]相对综合偏差e最小时，对应的RC值即为最佳的RC取值。
[0022]相比于现有技术，本专利技术具有如下优点：
[0023]1、本专利技术提出了相对综合偏差e，将实际积分信号与理想积分信号的偏差量化，为RC最佳取值提供鉴定标准。
[0024]2、本专利技术使用遗传算法，借用其寻优功能，快速计算得到相对综合偏差e对应的RC最佳取值。
附图说明
[0025]图1为无源RC积分放大器的电路图。
具体实施方式
[0026]下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。
[0027]本专利技术提供了一种高频无源RC积分放大器的RC参数设计方法，所述方法包括如下步骤：
[0028]步骤1：计算无源RC积分放大器的不完全积分固定偏差与运放输入电压噪声的有效值。
[0029]如图1所示，A点是高频小幅度的源信号，电压有效值是U0；C点是源信号的积分放大输出，电压有效值是U2；B点是电路中电压幅度最小，噪声影响最大的点，电压有效值是U1，在B点分析噪声影响，进行RC参数设计。
[0030]A点高频小幅度的源信号经过RC积分电路后，在B点的实际积分输出电压(不包括噪声)的有效值U1
RC
为：
[0031][0032]其中，ω为源信号的频率，rad/s；R为RC积分电路中电阻器的阻值，Ω；C为RC积分电路中电容器的电容量，F。
[0033]而A点高频小幅度的源信号经过RC积分电路后，在B点的理想积分输出电压(不包括噪声)的有效值U1
real
为：
[0034][0035]则，偏差|U1
real
‑
U1
RC
|为无源RC积分电路的不完全积分固定偏差。
[0036]运算放大器在B点噪声电压的有效值U1
noise
为：
[0037][0038]其中，e
n
为运算放大器的输入电压噪声密度，由运算放大器的型号决定。
[0039]B点电压(包括噪声)的电压有效值U1为：
[0040][0041]步骤2：借助遗传算法对不完全积分和运放输入电压噪声带来的相对综合偏差进行寻优，得到最佳的RC取值。
[0042]源信号经过无源RC积分放大器实际输出电压为U1，而源信号经过RC积分电路后，在B点的理想积分输出电压(不包括噪声)的有效值U1
real
，因此不完全积分和运放输入电压噪声带来的相对综合偏差e为：
[0043][0044]改变RC的取值，从而使相对综合偏差e最小，可以借助遗传算法进行快速寻优计算，得到最佳的RC取值。
[0045]本步骤中，遗传算法的计算程序在MATLAB中的调用格式为：
[0046][0047]其中，函数EE为相对综合偏差e的计算函数，为RC的取值下限；为RC的取值上限；options为遗传算法函数的属性设置函数；[RC
best
,e
min
]中，e
min
为相对综合偏差的最小值，RC
best
为对应的RC最佳取值。
[0048]实施例：
[0049]本实施例中，A点高频小幅度源信号的特征：有效值0.1V，频率50MHz。
[0050]步骤1：计算无源RC积分放大器的不完全积分固定偏差与运放输入电压噪声的有效值。
[0051]根据频率50MHz的带宽要求，选型运算放大器：THS4302，其输入电压噪声密度
[0052]运算放大器在B点噪声电压的有效值U1
noise
为：
[0053][0054]A点高频小幅度的源信号经过RC积分电路后，在B点的实际积分输出电压(不包括噪声)的有效值U1
RC
为：
[0055][0056]A点高频小幅度的源信号经过RC积分电路后，在B点的理想积分输出电压(不包括噪声)的有效值U1
real
为：
[0057][0058]B点实际电压(包括噪声)的电压有效值U1为：
[0059][0060]步骤2：借助遗传算法对不完全积分和运放输入电压噪声带来的相对综合偏差进行寻优，得到最佳的RC取值。
[0061]相对综合偏差e为：
[0062][0063]改变RC的取值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高频无源RC积分放大器的RC参数设计方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：步骤1：计算无源RC积分放大器的不完全积分固定偏差与运放输入电压噪声的有效值；步骤2：借助遗传算法对不完全积分和运放输入电压噪声带来的相对综合偏差进行寻优，相对综合偏差最小时，对应的RC值即为最佳的RC取值。2.根据权利要求1所述的高频无源RC积分放大器的RC参数设计方法，其特征在于所述无源RC积分放大器的不完全积分固定偏差为：|U1
real
‑
U1
RC
|；其中，U1
RC
为A点高频小幅度的源信号经过RC积分电路后，在B点的实际积分输出电压的有效值；U1
real
为A点高频小幅度的源信号经过RC积分电路后，在B点的理想积分输出电压的有效值；A点是高频小幅度的源信号，电压有效值是U0；B点是电路中电压幅度最小，噪声影响最大的点，电压有效值是U1。3.根据权利要求2所述的高频无源RC积分放大器的R...

【专利技术属性】
技术研发人员：万杰，郑翔宇，韩轲，鄂鹏，金成刚，刘满星，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：