多通道仪表放大器电路结构制造技术

本申请公开了多通道仪表放大器电路结构，包括多个仪表放大器，任一仪表放大器均包括与通道数量匹配的一级运放Ampk，以及与任一所述一级运放Ampk连接并组成相同差分输入模式的共用运放AmpR，其中k≥2，k为正整数。解决了多通道仪表放大器输入端因为参考电压接入多个仪表放大器而造成的输入阻抗不匹配，有助于提高多通道仪表放大器的共模抑制比，电路的复杂度和功耗降低，运算的个数降低了k

【技术实现步骤摘要】
多通道仪表放大器电路结构


[0001]本专利技术涉及电路领域，尤其涉及仪表放大器
，具体涉及多通道仪表放大器电路结构。

技术介绍

[0002]在诸如心电（ECG）、脑电（EEG）、压力、震动等微弱信号采集的应用场景中，目标信号源通常伴随着较大的共模信号（噪声）。举例而言，心电信号的幅度在几十uV至10mV左右，而其共模干扰可能达到数V，甚至更高。因而在很多情况下，共模信号（噪声）的幅度可能要比微弱信号要大几个数量级。所以，为了提高采集系统的抗干扰能力，高精度的信号采集前端需要较高的共模抑制比（common
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mode rejection ratio, CMRR）。根据不同系统的动态范围，其共模抑制比的要求通常在80dB至120dB不等。在很多设计中，该指标是通过加入前端仪表放大器来实现的。仪表放大器一方面放大了微弱的差分信号（目标信号），同时抑制共模干扰、避免共模干扰转化为差模信号。这样，没有了共模干扰，后级电路更容易处理被放大的差分信号。但一直以来，高共模抑制比且高输入共模范围的仪表放大器是电路设计的难点，原因在于仪表放大器通常被要求在较大的输入共模范围下依然能够提供较为稳定的性能。
[0003]仪表放大器(Instrumentation Amplifier, IA)一般分为不同的电路架构，有3运放架构（3
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opamp）、电流反馈架构（current feedback/balancing）、电容耦合架构（capacitive coupling）、斩波电容耦合架构（chopped capacitive coupling）。3运放架构一般使用轨到轨输入/输出的运算放大器（rail
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to
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rail input/output opamp）为核心放大器，所以与其他架构相比，具有较宽的输入电压范围和较高的共模抑制比。其性能比较稳定可靠，不容易受共模输入干扰而变化。因而，3运放结构成为仪表放大器产品的主流架构。但现有的仪表放大器在多通道运用中其弊端就突显出来，主要因为多通道仪表放大器输入端的多端输入造成不可避免的阻抗不匹配，导致共模抑制比降低，从而使得共模干扰信号更多的转化为差模信号，从而形成同目标差模信号一通混入后端电路进行放大处理，最终使得信号转化精度降低。

技术实现思路

[0004]为了解决现有多通道仪表放大器电路结构中由于存在不可避免的输入阻抗不匹配所导致的共模抑制比下降，从而对后端电路的信号采样精度造成消极影响，使得最终转换的信号失真的问题，本专利技术针对该现实技术问题提出了一种全新的电路结构，具体为多通道仪表放大器电路结构，该结构能够从根本上降低，甚至消除（各元器件不存在制造误差的理论前提下）输入阻抗不匹配导致的共模抑制比降低导致的共模信号（噪声）转差模信号的问题。
[0005]为了达到上述目的，本申请所采用的技术方案为：本专利技术提供的多通道仪表放大器电路结构，包括多个仪表放大器，任一仪表放大
器均包括与通道数量匹配的一级运放Ampk，以及与任一所述一级运放Ampk连接并组成相同差分输入模式的共用运放AmpR，其中k≥2，k为正整数。
[0006]为了进一步优化本专利技术，在上述架构的基础上，任一所述一级运放Ampk的正输入端与对应通道的信号源Vsk连接，负输入端通过第一反馈电阻Rfb与一级运放Ampk的输出端Vopk连接；同时，负输入端还通过增益电阻RG与所述共用运放AmpR的负输入端连接，所述共用运放AmpR的负输入端通过并联反馈电阻Rfb/k与共用运放AmpR的输出端Vo_ref连接，所述共用运放AmpR的正输入端连接参考电压Vref；其中k≥2，k为正整数。
[0007]再进一步地，作为可选项，还包括与所述一级运放Ampk一一对应的二级运放Ampk2；任一所述一级运放Ampk的输出端Vopk通过独立的电阻R0与对应的所述二级运放Ampk2的负输入端连接，所述二级运放Ampk2的负输入端还通过独立的第二反馈电阻Rf与二级运放Ampk2的输出端V0k连接；所述共用运放AmpR的输出端Vo_ref通过串联独立的电阻R0和独立的第二反馈电阻Rf分别与任一个所述二级运放Ampk2的正输入端连接。
[0008]有益效果：其一、解决了多通道仪表放大器输入端因为参考电压接入多个仪表放大器而造成的输入阻抗不匹配，有助于提高多通道仪表放大器的共模抑制比；其二、电路的复杂度和功耗降低，运算的个数降低了k
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1个。有助于实现低功耗和小面积的优势。
附图说明
[0009]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0010]图1是现有多通道仪表放大器的电路示意图。
[0011]图2是多通道仪表放大器结构下，单通道的输入等效网络。
[0012]图3是本专利技术多通道仪表放大器的第一级差分电路图。
[0013]图4是本专利技术多通道仪表放大器电路结构图。
[0014]图5是现有多通道仪表放大器共模转差模增益与通道数之间的关系曲线图。
具体实施方式
[0015]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0016]因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0017]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一
个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0018]在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，本申请的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0019]对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0020]本专利技术优选实施例：为了充分，客观，切实的说明本专利技术的技术方案，在详细阐述本专利技术技术方案之前，申请人首先对现有的3运放架构在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.多通道仪表放大器电路结构，包括多个仪表放大器，其特征在于：任一仪表放大器均包括与通道数量匹配的一级运放Ampk，以及与任一所述一级运放Ampk连接并组成相同差分输入模式的共用运放AmpR，其中k≥2，k为正整数。2.根据权利要求1所述的多通道仪表放大器电路结构，其特征在于：任一所述一级运放Ampk的正输入端与对应通道的信号源Vsk连接，负输入端通过第一反馈电阻Rfb与一级运放Ampk的输出端Vopk连接；同时，负输入端还通过增益电阻RG与所述共用运放AmpR的负输入端连接，所述共用运放AmpR的负输入端通过并联反馈电阻Rfb/k与共用运放AmpR的输出端Vo_ref连接，所述共用运放A...

【专利技术属性】
技术研发人员：周雄，杨本能，
申请(专利权)人：芯聚威科技成都有限公司，
类型：发明
国别省市：