信号放大电路制造技术

本发明专利技术公开了一种信号放大电路，包括：JFET电流源单元，用于接收输入信号，并对输入信号中的噪声信号进行滤除处理和对有用信号进行放大处理，输出增益有用信号；第一运算放大单元，输入端与JFET电流源单元的输出端连接，对增益有用信号进行放大输出；直流偏置单元，用于产生直流偏置电压；第二运算放大单元，第一输入端与直流偏置单元的输出端连接，第二输入端与JFET电流源单元的输出端连接，根据直流偏置电压设置并稳定JFET电流源单元的直流工作点；增益设置单元，与JFET电流源单元的控制端、第一运算放大单元的输出端和第二运算放大单元的输出端连接，根据第一运算放大单元的输出信号调节JFET电流源单元的放大倍数。输出信号调节JFET电流源单元的放大倍数。输出信号调节JFET电流源单元的放大倍数。

【技术实现步骤摘要】
信号放大电路


[0001]本专利技术涉及信号放大
，尤其涉及一种信号放大电路。

技术介绍

[0002]微弱信号检测技术是采用一系列信号处理方法，从噪声中检测出有用的微弱信号。在较低信噪比中检测微弱信号时，由于其自身特征信号本身十分微弱，因此需要尽量降低采集信号的设备本身引入的噪声。相关技术中，成熟的集成运放在使用BJT（Bipolar Junction Transistor，双极结型晶体管）作为输入极时，可以实现非常低的输入电压噪声谱密度。但是由于BJT的输入阻抗不高，无法满足高阻抗输入的情形。然而，在有些应用中，需要采用高阻抗输入。当前市面上没有成熟的集成运放在JFET（Junction Field
‑
Effect Transistor，结型场效应晶体管）输入时，能够达到非常低的输入电压噪声谱密度，且1/f噪声同样处于非常低的水平。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种信号放大电路，以实现在JFET输入的前提下的低噪声。
[0004]为达到上述目的，本专利技术实施例提出了一种信号放大电路，包括：JFET电流源单元，所述JFET电流源单元用于接收输入信号，并对所述输入信号中的噪声信号进行滤除处理和对所述输入信号中的有用信号进行放大处理，输出增益有用信号；第一运算放大单元，所述第一运算放大单元的输入端与所述JFET电流源单元的输出端连接，所述第一运算放大单元用于对所述增益有用信号进行放大输出；直流偏置单元，所述直流偏置单元用于产生直流偏置电压；第二运算放大单元，所述第二运算放大单元的第一输入端与所述直流偏置单元的输出端连接，所述第二运算放大单元的第二输入端与所述JFET电流源单元的输出端连接，所述第二运算放大单元用于根据所述直流偏置电压设置并稳定所述JFET电流源单元的直流工作点；增益设置单元，所述增益设置单元分别与所述JFET电流源单元的控制端、所述第一运算放大单元的输出端和所述第二运算放大单元的输出端连接，所述增益设置单元用于根据所述第一运算放大单元的输出信号调节所述JFET电流源单元的放大倍数。
[0005]本专利技术实施例的信号放大电路，通过JFET电流源单元接收输入信号，并对输入信号中的噪声信号进行滤除处理，同时对输入信号中的有用信号进行放大处理以输出增益有用信号，进而第一运算放大单元对增益有用信号进行放大输出得到输出信号，同时第二运算放大单元利用直流偏置单元产生的直流偏置电压设置JFET电流源单元的直流工作点，并利用增益有用信号稳定直流工作点，增益设置单元利用上述输出信号调节JFET电流源单元的放大倍数，由此，可以实现在JFET输入的前提下的低噪声。
[0006]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
[0007]图1是本专利技术一个实施例的信号放大电路的结构示意图；图2是本专利技术另一个实施例的信号放大电路的结构示意图；图3是本专利技术另一个实施例的信号放大电路的电路图。
具体实施方式
[0008]下面参考附图描述本专利技术实施例的信号放大电路，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。参考附图描述的实施例是示例性的，不能理解为对本专利技术的限制。
[0009]为了实现在JFET输入的前提下的低输入电压噪声谱密度，可以采用多路集成运放并联的方式来搭建前置放大电路的方式来实现。多路集成运放并联的方案虽然也可以将输入电压噪声谱密度降到足够低的水平，但是其需要较多数量的集成运放，一方面带来了成本的增加，另一方面会增加电路板的面积和设计难度，尤其对于面积有限制的电路板中难以应用。
[0010]基于此，本专利技术提出一种信号放大电路。
[0011]图1是本专利技术一个实施例的信号放大电路的结构示意图。
[0012]如图1所示，信号放大电路10包括：JFET电流源单元11、第一运算放大单元12、直流偏置单元13、第二运算放大单元14、增益设置单元15。
[0013]具体地，JFET电流源单元11用于接收输入信号，并对输入信号中的噪声信号进行滤除处理和对输入信号中的有用信号进行放大处理，输出增益有用信号；第一运算放大单元12的输入端与JFET电流源单元11的输出端连接，第一运算放大单元12用于对增益有用信号进行放大输出；直流偏置单元13用于产生直流偏置电压；第二运算放大单元14的第一输入端与直流偏置单元13的输出端连接，第二运算放大单元14的第二输入端与JFET电流源单元11的输出端连接，第二运算放大单元14用于根据直流偏置电压设置并稳定JFET电流源单元11的直流工作点；增益设置单元15分别与JFET电流源单元11的控制端、第一运算放大单元12的输出端和第二运算放大单元14的输出端连接，增益设置单元15用于根据第一运算放大单元12的输出信号调节JFET电流源单元11的放大倍数。
[0014]其中，参见图2，上述第一运算放大单元12内包括第一运算放大器，上述第二运算放大单元14内包括第二运算放大器。上述第一运算放大器优选使用低输入噪声谱密度运算放大器，上述第二运算放大器优选使用低失调运算放大器。信号放大电路10还包括：第六电阻R6、第七电阻R7，第六电阻R6的一端与第一节点连接，第七电阻R7的一端与第二节点连接，第六电阻R6的另一端和第七电阻R7的另一端与第二运算放大单元14的第二输入端连接，以采集增益有用信号，并将其输入至第二运算放大单元14的第一输入端。
[0015]具体地，JFET电流源单元11接收输入信号，滤除其中不需要的噪声信号，并放大其中的有用信号，从而得到增益有用信号，并将该增益有用信号输入至第一运算放大器的输入端，第一运算放大器对该增益有用信号进行放大，得到输出信号，该输出信号被反馈到增益设置单元15，增益设置单元15利用该反馈信号调节JFET电流源单元11对有用信号的放大能力，从而调节整个电路的增益。直流偏置单元13产生直流偏置电压，并将该直流偏置电压传输至第二运算放大器的正相输入端，使得第二运算放大器的负相输入端也得到该直流偏
置电压，使得该直流偏置电压被传输至JFET电流源单元11，使该JFET电流源单元11的输出电压围绕该直流偏置电压变化，从而实现对JFET电流源单元11的直流工作点的设置。而且，该第二运算放大器的输出端同样连接至增益设置单元15，以根据直流偏置电压和增益有用信号输出输出信号至增益设置单元15，以稳定JFET电流源的直流工作点。
[0016]参见图3，JFET电流源单元11包括第一JFET管Q1、第二JFET管Q2、第三JFET管Q3、第四JFET管Q4，由分立元件JFET管基于CASCODE架构搭建而成，降低密勒效应的影响。还包括：正电源VA+、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3，其中，正电源VA+与第一电阻R1的一端连接，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2、第三电阻R3的一端连接，第二电阻R2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种信号放大电路，其特征在于，包括：JFET电流源单元，所述JFET电流源单元用于接收输入信号，并对所述输入信号中的噪声信号进行滤除处理和对所述输入信号中的有用信号进行放大处理，输出增益有用信号；第一运算放大单元，所述第一运算放大单元的输入端与所述JFET电流源单元的输出端连接，所述第一运算放大单元用于对所述增益有用信号进行放大输出；直流偏置单元，所述直流偏置单元用于产生直流偏置电压；第二运算放大单元，所述第二运算放大单元的第一输入端与所述直流偏置单元的输出端连接，所述第二运算放大单元的第二输入端与所述JFET电流源单元的输出端连接，所述第二运算放大单元用于根据所述直流偏置电压设置并稳定所述JFET电流源单元的直流工作点；增益设置单元，所述增益设置单元分别与所述JFET电流源单元的控制端、所述第一运算放大单元的输出端和所述第二运算放大单元的输出端连接，所述增益设置单元用于根据所述第一运算放大单元的输出信号调节所述JFET电流源单元的放大倍数。2.根据权利要求1所述的信号放大电路，其特征在于，所述JFET电流源单元由分立元件JFET管基于CASCODE架构搭建而成。3.根据权利要求2所述的信号放大电路，其特征在于，所述JFET电流源单元，包括：第一JFET管、第二JFET管、第三JFET管、第四JFET管、正电源、第一电阻、第二电阻、第三电阻，其中，所述正电源与所述第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻、第三电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与所述第一JFET管的漏极连接，并形成第一节点，所述第三电阻的另一端与所述第二JFET管的漏极连接，并形成第二节点，所述第一JFET管的源极与所述第三JFET管的漏极连接，所述第二JFET管的源极与所述第四JFET管的漏极连接，从所述第三JFET管的栅极和所述第四JFET管的栅极引出所述JFET电流源单元的输入端的正负极，并从所述第一节点和所述第二节点引出所述JFET电流源单元的输出端的正负极。4.根据权利要求3所述的信号放大电路，其特征在于，所述JFET电流源单元，还包括：串联连接的第一电容和第四电阻，串联后的一端接在所述第一节点上，另一端接在所述第二节点上，以降低所述输出信号的噪声。...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗登，盛迎接，
申请(专利权)人：国仪量子合肥技术有限公司，
类型：发明
国别省市：