專利名稱：一種前置差分放大電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及信號功放領域，尤其涉及一種前置差分放大電路。
背景技術：
目前，淺層地震勘探是工程探測與質(zhì)量檢測中最常用的方法之一，具有成本低、效率高、無損，并可連續(xù)測量繪制剖面圖等優(yōu)點。然而，在地震勘探中，若不能對輸入地震信號進行高精度放大調(diào)理，充分利用儀器的信號采樣動態(tài)范圍，則地震勘探結(jié)果與真實結(jié)果將相差迥異。在淺層地震勘探中地震檢波器輸出的模擬電壓信號具有如下特點低輸出阻抗、 高動態(tài)范圍、全差分輸出。由于地震信號具有以上幾個主要特征，因此，要求地震信號輸入到信號采集器在進行A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換之前，需要實現(xiàn)一定增益、全差分方式、以及高輸入阻抗和低輸出阻抗設計。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種對弱信號進行高精度放大調(diào)理的前置差分放大電路。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下一種前置差分放大電路，包括用于提供輸入差分信號參考基準電壓的差分輸入平衡基準電路；對差分輸入平衡基準電路輸出信號進行放大的精密儀表放大電路；對精密儀表放大電路輸出的信號進行差分放大的差分放大電路；對差分放大電路輸出的差分放大信號進行低通濾波的濾波電路。進一步地，所述的前置差分放大電路包括第一輸入端(3)和第二輸入端(4)兩個輸入端以及第一輸出端(19)和第二輸出端(20)兩個輸出端。進一步地，所述的差分輸入平衡基準電路、精密儀表放大電路、差分放大電路、濾波電路均包括兩個輸入端和輸出端。所述的差分輸入平衡基準電路的第一輸入端(1)和第二輸入端(2)分別與所述前置差分放大電路的第一輸入端(3)和第二輸入端(4)連接，所述的差分輸入平衡基準電路的第一輸出端(5)和第二輸出端(6)分別與所述精密儀表放大電路的第一輸入端(7)和第二輸入端(8)連接，所述的精密儀表放大電路的第一輸出端(9)和第二輸出端(10)分別與所述差分放大電路的第一輸入端(11)和第二輸入端(12)連接，所述差分放大電路的第一輸出端(13)和第二輸出端(14)分別與所述濾波電路的第一輸入端(15)和第二輸入端 (16)連接，所述的濾波電路的第一輸出端(17)和第二輸出端(18)分別與所述的前置差分放大電路的第一輸出端(19)和第二輸出端(20)連接。進一步地，所述的差分輸入平衡基準電路包括阻值相等的第1電阻和第2電阻，所述的第1電阻連接在所述差分輸入平衡基準電路的第一輸入端(1)與電源地之間，所述的第2電阻連接在差分輸入平衡基準電路第二輸入端(2)與電源地之間。進一步地，所述的精密儀表放大電路包括一可調(diào)電阻和一精密儀表放大器，所述可調(diào)電阻的兩端與所述精密儀表放大器連接，所述的精密儀表放大器的兩個輸入端分別和所述精密儀表放大電路的第一輸入端(7)和第二輸入端(8)連接，所述的精密儀表放大器的兩個輸出端分別和所述精密儀表放大電路的第一輸出端(9)和第二輸出端(10)連接。進一步地，所述的精密儀表放大電路還包括過壓保護電路。進一步地，所述的精密儀表放大器通過INA128實現(xiàn)。
進一步地，所述的差分放大電路包括一運算放大器、第3電阻、第4電阻，第3電阻和第4電阻串聯(lián)連接并在兩電阻串聯(lián)連接的兩端中間連接到所述運算放大器的反向輸入端，所述運算放大器的同向輸入端連接到電源參考地，所述運算放大器的輸出端與所述差分放大電路的第二輸出端(14)連接，所述第3電阻和第4電阻串聯(lián)組成的電路的一端與所述差分放大電路的第一輸入端(11)和第一輸出端(13)連接，所述第3電阻和第4電阻串聯(lián)組成的電路的另一端與所述差分放大電路的第二輸入端(12)以及第二輸出端(14)連接。進一步地，所述的濾波電路由兩個RC濾波電路組成，所述的兩個RC濾波電路的輸入端分別與所述差分放大電路的第一輸出端(13)和第二輸出端(14)連接，所述的兩個RC 濾波電路的輸出端分別與所述前置差分放大電路的第一輸出端(19)和第二輸出端(20)連接。本發(fā)明的另一目的在于提供一種應用了前置差分放大電路的設備，所述設備的前置差分放大電路為包括至少1個如上所述的前置差分放大電路。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明使微弱差分信號能合理的被采樣，解決了微弱差分信號不能正確的被采樣識別問題。
圖1為本發(fā)明一種前置差分放大電路的輸入輸出端示意圖；圖2為本發(fā)明前置差分放大電路實施例原理框圖；圖3為本發(fā)明前置差分放大電路實施例電路原理示意圖；圖4為本發(fā)明應用了前置差分放大器的設備實施例原理框圖。
具體實施例方式參見附圖2，本發(fā)明前置差分放大電路包括用于提供輸入差分信號參考基準電壓的差分輸入平衡基準電路；對差分輸入平衡基準電路輸出信號進行放大的精密儀表放大電路；對精密儀表放大電路輸出的信號進行差分放大的差分放大電路；對差分放大電路輸出的差分放大信號進行低通濾波的濾波電路。附圖1所示本發(fā)明前置差分放大電路實施例包括兩個輸入端和兩個輸出端第一輸入端(3)和第二輸入端(4)，第一輸出端(19)和第二輸出端(20)連接。參見附圖2，所述的差分輸入平衡基準電路、精密儀表放大電路、差分放大電路、濾波電路均包括兩個輸入端和輸出端，所述的差分輸入平衡基準電路的第一輸入端(1)和第二輸入端(2)分別與所述前置差分放大電路的第一輸入端(3)和第二輸入端(4)連接，所述的差分輸入平衡基準電路的第一輸出端(5)和第二輸出端(6)分別與所述精密儀表放大電路的第一輸入端(7)和第二輸入端(8)連接，所述的精密儀表放大電路的第一輸出端(9) 和第二輸出端(10)分別與所述差分放大電路的第一輸入端(11)和第二輸入端(12)連接， 所述差分放大電路的第一輸出端(13)和第二輸出端(14)分別與所述濾波電路的第一輸入端(15)和第二輸入端(16)連接，所述的濾波電路的第一輸出端(17)和第二輸出端(18) 分別與所述的前置差分放大電路的第一輸出端(19)和第二輸出端(20)連接。參見附圖3和附圖4，本發(fā)明應用了前置差分電路的設備的一個實施例如下以下僅對應用了本發(fā)明所述前置差分放大電路的相關部分作描述應用了前置差分電路的設備中的前置差分放大電路由4個結(jié)構相同的附圖3所示的前置差分放大電路組成，通過配置每通道電路參數(shù)實現(xiàn)每通道相同差分放大，并將差分放大的信號送入附圖4 所示的多通道高精度模擬信號采集電路。對于每通道的弱信號前置差分放大電路實施例由差分輸入平衡基準電路Part_A、包含輸入過壓保護裝置的精密儀表放大電路Part_B、差分放大電路Part_C以及濾波電路Part_D依次串聯(lián)構成。
差分輸入平衡基準電路Part_A包含Rml和Rnl，其中選取Rml和Rnl阻值均為100K Ω ； 精密儀表放大電路Part_B采用高共模抑制比、低噪聲集成精密儀表放大器INA128和一個增益調(diào)節(jié)電阻Rgl構成，選取Rgl為200 Ω使放大倍數(shù)配置為251倍；差分放大電路Part_C 選取電阻Rhl和Ril均為100KΩ，運算放大器選取低噪聲低輸入偏置運算放大器0Ρ1177實現(xiàn)差分放大；低通濾波電路Part_D選取RC實現(xiàn)IKHz低通濾波功能。所述的差分輸入平衡基準電路Part_A包含Rml和Rnl，其中選取Rml和Rnl阻值均為 100K Ω，用于提供輸入差分信號參考基準，使輸入差分信號在參考基準上下浮動，所述的參考基準為電源地。所述的包含輸入過壓保護裝置的精密儀表放大電路低噪聲、高輸入阻抗、低輸出阻抗、高增益以及具有輸入過壓保護功能的電路，采用高共模抑制比、低噪聲集成精密儀表放大器INA128和一個增益調(diào)節(jié)電阻Rgl構成，選取Rgl為200 Ω使放大倍數(shù)配置為251倍。差分輸入平衡基準電路Part_A輸出的信號經(jīng)過該儀表放大電路放大，根據(jù)附圖 3中Part_B部分計算輸出信號Vtmi為νουτι = (1 + 2 χ χ (Vcm_JN+ - Vcm一JN— ) + Vrefx
_ 一其中附圖3中精密儀表放大電路Part_B參數(shù)滿足Ral = Rbl ；Rcl = Rdl ；Rel = Rfl ； Rhl = Rn，Veefi由附圖3中Part_C部分反饋電路輸出提供。其放大增益通過修改Rgl電阻值實現(xiàn)。所述的差分放大電路Part_C，選取電阻Rhl和Ril均為100K Ω，運算放大器選取低噪聲低輸入偏置運算放大器0Ρ1177實現(xiàn)差分放大，根據(jù)電路計算Vkefi為Veefi = -Voun聯(lián)合前面所述公式最終計算得到Voti和VKEF1，如下
D
(1 + 2χ )Rgl
^OUTX =ZX (^CHl IN+ ~ [C"l IN-)
2 -
權利要求
1.一種前置差分放大電路，其特征在于包括用于提供輸入差分信號參考基準電壓的差分輸入平衡基準電路；對差分輸入平衡基準電路輸出信號進行放大的精密儀表放大電路；對精密儀表放大電路輸出的信號進行差分放大的差分放大電路；對差分放大電路輸出的差分放大信號進行低通濾波的濾波電路。
2.根據(jù)權利要求1所述的前置差分放大電路，其特征在于所述的前置差分放大電路包括第一輸入端(3)和第二輸入端(4)兩個輸入端以及第一輸出端(19)和第二輸出端 (20)兩個輸出端。
3.根據(jù)權利要求1所述的前置差分放大電路，其特征在于所述的差分輸入平衡基準電路、精密儀表放大電路、差分放大電路、濾波電路均包括兩個輸入端和輸出端，所述的差分輸入平衡基準電路的第一輸入端(1)和第二輸入端(2)分別與所述前置差分放大電路的第一輸入端(3)和第二輸入端(4)連接，所述的差分輸入平衡基準電路的第一輸出端(5)和第二輸出端(6)分別與所述精密儀表放大電路的第一輸入端(7)和第二輸入端(8)連接，所述的精密儀表放大電路的第一輸出端(9)和第二輸出端(10)分別與所述差分放大電路的第一輸入端(11)和第二輸入端(12)連接，所述差分放大電路的第一輸出端(13)和第二輸出端(14)分別與所述濾波電路的第一輸入端(15)和第二輸入端(16)連接，所述的濾波電路的第一輸出端(17)和第二輸出端(18)分別與所述的前置差分放大電路的第一輸出端(19)和第二輸出端(20)連接。
4.根據(jù)權利要求2所述的前置差分放大電路，其特征在于所述的差分輸入平衡基準電路包括阻值相等的第1電阻和第2電阻，所述的第1電阻連接在所述差分輸入平衡基準電路的第一輸入端(1)與電源地之間，所述的第2電阻連接在差分輸入平衡基準電路第二輸入端(2)與電源地之間。
5.根據(jù)權利要求2所述的前置差分放大電路，其特征在于所述的精密儀表放大電路包括一可調(diào)電阻和一精密儀表放大器，所述可調(diào)電阻的兩端與所述精密儀表放大器連接， 所述的精密儀表放大器的兩個輸入端分別和所述精密儀表放大電路的第一輸入端(7)和第二輸入端(8)連接，所述的精密儀表放大器的兩個輸出端分別和所述精密儀表放大電路的第一輸出端(9)和第二輸出端(10)連接。
6.根據(jù)權利要求5所述的前置差分放大電路，其特征在于所述的精密儀表放大電路還包括過壓保護電路。
7.根據(jù)權利要求5所述的前置差分放大電路，其特征在于所述的精密儀表放大器通過INA128實現(xiàn)。
8.根據(jù)權利要求3所述的前置差分放大電路，其特征在于所述的差分放大電路包括一運算放大器、第3電阻、第4電阻，第3電阻和第4電阻串聯(lián)連接并在兩電阻串聯(lián)連接的兩端中間連接到所述運算放大器的反向輸入端，所述運算放大器的同向輸入端連接到電源參考地，所述運算放大器的輸出端與所述差分放大電路的第二輸出端(14)連接，所述第3電阻和第4電阻串聯(lián)組成的電路的一端與所述差分放大電路的第一輸入端 (11)和第一輸出端(13)連接，所述第3電阻和第4電阻串聯(lián)組成的電路的另一端與所述差分放大電路的第二輸入端(12)以及第二輸出端(14)連接。
9.根據(jù)權利要求3所述的前置差分放大電路，其特征在于所述的濾波電路由兩個RC濾波電路組成，所述的兩個RC濾波電路的輸入端分別與所述差分放大電路的第一輸出端 (13)和第二輸出端(14)連接，所述的兩個RC濾波電路的輸出端分別與所述前置差分放大電路的第一輸出端(19)和第二輸出端(20)連接。
10. 一種應用了前置差分放大電路的設備，其特征在于所述設備的前置差分放大電路為包括至少1個權利要求1-9任一所述的前置差分放大電路。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種對弱信號進行高精度放大調(diào)理的前置差分放大電路，包括用于提供輸入差分信號參考基準電壓的差分輸入平衡基準電路；對差分輸入平衡基準電路輸出信號進行放大的精密儀表放大電路；對精密儀表放大電路輸出的信號進行差分放大的差分放大電路；對差分放大電路輸出的差分放大信號進行低通濾波的濾波電路。本發(fā)明的另一目的在于提供一種應用了前置差分放大電路的設備，所述設備的前置差分放大電路為包括至少1個如上所述的前置差分放大電路的電路。本發(fā)明使微弱差分信號能合理的被采樣，解決了微弱差分信號不能正確的被采樣識別問題。
文檔編號G01V1/28GK102221706SQ20101014544
公開日2011年10月19日 申請日期2010年4月13日 優(yōu)先權日2010年4月13日
發(fā)明者劉浩, 王運生, 陳志 申請人:云南航天工程物探檢測股份有限公司, 王運生