【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于模拟集成电路，具体涉及一种高隔离度的电压加法器，可用于模拟信号处理。
技术介绍
0、技术背景
1、电压相加操作在模拟信号处理中应用广泛，它是通过对多个模拟信号进行合并以获得所需的输出。例如：在音频领域，电压相加常用于混音，即将多个音频信号相加以产生混合的声音；在传感器领域，电压相加可用于合并来自多个传感器的信息，以提供更全面的数据；在电源管理电路中，电压相加可用于监测和调整不同电源的输出，以提供稳定的电压和电流。电压相加操作的广泛应用，使得能够完成这一操作的模拟电压加法器成为模拟电子设计领域的重要组成部分。
2、传统电压加法器通过反馈式的运放实现，具体有同相比例式和反相比例式两种实现类型。其性能有着诸多限制，其中最主要的两个限制是隔离度和输入电阻。在多个信号源被整合到同一个加法器的情况下，信号之间可能相互干扰，导致输出的准确性受损。此外，如果加法器本身的输入电阻较低，它可能会对连接到其输入端的信号源产生负载效应，从而降低系统性能。
3、所述同相比例式电压加法器是一种常见的电路，用于将多个输入电压相加以获得所需的输出电压。中山大学在申请号为cn202220274623.8的专利申请文献中提出“基于多模态电子皮肤的康复系统、方法、装置及存储介质”和贵州恒芯微电子科技有限公司在申请号为cn201921206496.2的专利申请文献中提出“一种用模拟电路来提高电流采用精度的电路结构”。这两个专利申请文献中的电压加法器电路均采用同相比例式实现，其包括多个输入端口(vin1,vin2,vin
4、这类同相比例式电压加法器虽然具有高输入电阻的优点，不会对连接到输入端口的信号源产生不必要的负载效应。但该方案存在着隔离度不高的问题，信号源不独立，导致相互影响。多个输入信号都通过同相输入端连接到运放，它们在电路中实际上是串联在一起的。这意味着一个输入信号的变化可能会对其他输入信号产生影响，因为它们共享同一电流路径，这种相互影响可能导致信号的失真和不准确的输出，每个信号之间缺乏独立性。缺乏独立性会导致隔离度不足。在某些应用中，特别是在需要处理敏感信号或高精度测量的情况下，需要保持输入信号之间的高度隔离，以避免互相影响。同相比例电压加法器的设计不适用于这种情况。另外，相互影响可能导致电路的不稳定性。输入信号的不稳定性可能传播到输出，导致不期望的结果，甚至可能导致电路的震荡或不稳定工作。
5、反相比例式电压加法器也是一种常见的电路，用于将多个输入电压相加以获得所需的输出电压。反相比例式电压加法器和同相比例式电压加法器有着相同的组成，包含多个输入端口(vin1,vin2,vin3,...)、运算放大器、反馈电路和输出端口。其不同之处在于输入信号源连接关系不同，需要相加的多个输入电压信号源连接到运算放大器的反相输入端而不是同相输入端。
6、反相比例式电压加法器通过将多个输入电压连接到运放的反相输入端，实现电压的相加。这种方式可以避免多个信号源相互耦合影响的缺点。具体来说，在运放同相端施加直流电平，由于运放的“虚短”特性，运放的反向端可以等效为交流地，因此所有的信号源都最终与“地”相连，也就不存在相互耦合及相互影响的问题。然而，由于引入的是并联-并联反馈，这种方案存在输入电阻不高的问题。同时由于输入电阻较低，连接到输入端口的信号源可能会遇到负载效应，这意味着信号源需要提供相对较大的电流，这可能会导致信号源的性能下降，特别是在信号源电阻较低的情况下；此外由于信号源需要提供更多电流，这可能导致电路的功耗增加，特别是当多个信号源连接到电压加法器时，低输入电阻可能导致信号失真，信号源可能无法提供足够的电流来维持信号的精确性，从而导致输出信号的变形。因此，反相比例式电压加法器的应用范围受到限制，在需要高输入电阻以保持信号源稳定性的应用中，这种方案并不适用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种基于高隔离度的电压加法器，以消除信号源之间的影响，提高加法器输的入电阻和隔离度。
2、实现本专利技术目的的技术思路是：通过采用新的技术方案，将电压转化成电流，然后对电流做加法运算，之后再将电流转换成电压输出，以提高了电压加法器的隔离度和输入电阻，从而提升加法器的性能和可靠性。
3、根据上述思路本专利技术的技术方案是这样实现的：
4、1.一种高隔离度的电压加法器，其特征在于，包括：电压-电流转换电路1，电流相加电路2，电流-电压转换电路3；
5、所述电压-电流转换电路1，用于将输入的电压信号转换为对应的电流信号，将其传输给电流相加电路2；
6、所述电流相加电路2，用于将各个电压-电流转换电路输出的电流信号相加，将其传输给电流-电压转换电路3；
7、所述电流-电压转换电路3，用于将相加后的电流信号转换为电压信号输出。
8、进一步，所述电压-电流转换电路1，包括n个电压-电流转换子电路，n>＝2，其数量根据所加信号的数量进行调整；
9、第i个电压-电流转换子电路包括一个运算放大器ai、一个场效应n型晶体管nmi、一个电阻ri和一个电容ci,，构成浮动负载式电流源结构；
10、输入待加电压u1分别与第i运算放大器ai正相端和第i电容ci的一端相连；第i电容ci的另一端接地；第i运算放大器ai的负相端分别与第i场效应n型晶体管nmi的源端和第i电阻ri的一端相连，第i电阻ri的另一端接地；第i运算放大器ai的输出与第i场效应n型晶体管nmi的栅端相连，以构成串联-串联反馈，提高输出电阻和线性度；第i场效应n型晶体管nmi的漏端向外输出电流。
11、进一步，所述电流相加电路2包括第一场效应p型晶体管pm1、第二场效应p型晶体管pm2、第三场效应p型晶体管pm3和第四场效应p型晶体管pm4；
12、该第一场效应p型晶体管pm1和第二场效应p型晶体管pm2的源端均与电源vdd相连；
13、该第一场效应n型晶体管nm1漏端、第二场效应n型晶体管nm2漏端、第三场效应p型晶体管pm3漏端三者相互连接；
14、该第三场效应p型晶体管pm3的漏极、栅极与第四场效应p型晶体管pm4的栅极相连，该第一场效应p型晶体管pm1的漏极、栅极与第二场效应p型晶体管pm2的栅极相连构成电流镜；
15、该第三场效应p型晶体管pm3的源端与第一场效应p型晶体管pm1的漏端相连，该第四场效应p型晶体管pm4的源端与第二场效应p型晶体管pm2的漏端相连，构成共本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高隔离度的电压加法器，其特征在于，包括：电压-电流转换电路(1)，电流相加电路(2)，电流-电压转换电路(3)；
2.如权利要求1所述的电压加法器，其特征在于，所述电压-电流转换电路(1)，包括N个电压-电流转换子电路，N>＝2，其数量根据所加信号的数量进行调整；
3.如权利要求1所述的电压加法器，其特征在于，所述电流相加电路(2)包括第一场效应P型晶体管PM1、第二场效应P型晶体管PM2、第三场效应P型晶体管PM3和第四场效应P型晶体管PM4；
4.如权利要求1所述的电压加法器，其特征在于，所述电流-电压转换电路(3)，包括电阻R0和电容C0，电阻R0与第四场效应P型晶体管PM4的漏极和电容C0的一端相连，用于将总电流信号转换为最终的电压输出；电容C0的另一端连接地，用于从信号中滤除高频噪声。
5.根据权利要求5所述的电压加法器，其特征在于，所述电流-电压转换电路(3)中的电阻R0，其阻值可在保证所有晶体管处于饱和区的范围内进行调整，以便控制输出电压的缩放系数。
【技术特征摘要】
1.一种高隔离度的电压加法器，其特征在于，包括：电压-电流转换电路(1)，电流相加电路(2)，电流-电压转换电路(3)；
2.如权利要求1所述的电压加法器，其特征在于，所述电压-电流转换电路(1)，包括n个电压-电流转换子电路，n>＝2，其数量根据所加信号的数量进行调整；
3.如权利要求1所述的电压加法器，其特征在于，所述电流相加电路(2)包括第一场效应p型晶体管pm1、第二场效应p型晶体管pm2、第三场效应p型晶体管pm3和第四场效应...
【专利技术属性】
技术研发人员：李迪，尹晓瑜，高一斐，康嵘哲，谌东东，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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