專利名稱：直流電壓信號放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，用于片內(nèi)直流電壓信號的放大，具體涉及一種將直流電壓信號轉(zhuǎn)換成振蕩信號，然后將振蕩頻率轉(zhuǎn)化為放大后的電壓信號的電路。
背景技術(shù)：
在集成電路中，直流信號的放大較為困難，通常的放大器往往無法有效放大直流信號，因此對直流信號的放大常采用運(yùn)算放大器(Operational Amplifier, ΟΡΑ)比例跟蹤的方法。

圖1是一種典型的直流電壓信號比例放大電路，OPA輸入“虛短”的特性保證了被采樣電壓Vin與A點(diǎn)電位相同，因此輸出電壓V。ut與被采樣電壓Vin滿足[Equ. 1]所示的關(guān)系。
權(quán)利要求
1. 一種電路結(jié)構(gòu)，包括直流電壓信號難以用類似交流小信號的方法放大，且極易受到干擾，針對這個(gè)問題，本發(fā)明采用“電壓一頻率一電壓”的方法放大直流信號，電路框架由前置比例采樣電路、定增益壓控振蕩器和“頻率一電壓”轉(zhuǎn)換電路組成；具體的電路形式為前置比例采樣電路包括運(yùn)算放大器0PA、PM0S晶體管M0、電阻Rtl和隊(duì)四個(gè)組成元件，待放大的直流電壓信號Vin連接至運(yùn)算放大器OPA的反相輸入端，運(yùn)算放大器OPA的同相輸入端連接電阻Rtl和R1,電阻 R1的另一端接地，電阻Rq的另一端連接PMOS管Mtl的漏極，PMOS管Mq的源極接電源，柵極連接運(yùn)算放大器OPA的輸出端，PMOS管M0的漏極作為前置比例采樣電路的信號輸出端A，并連接至定增益壓控振蕩器的輸入；定增益壓控振蕩器由延遲單元DpDp……工15和傳輸門 T0^T1,……、T15組成，延遲單元隊(duì)、D^……、D15依次首尾相連構(gòu)成環(huán)形結(jié)構(gòu)，且均為PMOS 管和NMOS管組成的反相器結(jié)構(gòu)，傳輸門1；、1\、……、T15均為PMOS管和NMOS管漏極/源極分別相連的并聯(lián)結(jié)構(gòu)，且其中PMOS管的柵極接地，NMOS管的柵極接電源，所有延遲單元D。、 D1,……、D15中的PMOS管的源極相連作為定增益壓控振蕩器的輸入端，并連接到前置比例采樣電路的輸出A，延遲單元Dtl的輸出連接延遲單元D1的輸入、傳輸門T1的左端和T8的左端，延遲單元D1的輸出連接延遲單元連接延遲込的輸入、傳輸門T2的左端和T9的左端，延遲單元A的輸出連接延遲單元D3的輸入、傳輸門T3的左端和Tltl的左端，延遲單元D3的輸出連接延遲單元隊(duì)的輸入、傳輸門T4的左端和T11的左端，延遲單元隊(duì)的輸出連接延遲單元 D5的輸入、傳輸門T5的左端和T12的左端，延遲單元D5的輸出連接延遲單元D6的輸入、傳輸門T6的左端和T13的左端，延遲單元D6的輸出連接延遲單元D7的輸入、傳輸門T7的左端和 T14的左端，延遲單元D7的輸出連接延遲單元D8的輸入、傳輸門T8的右端和T15的左端，延遲單元D8的輸出連接延遲單元D9的輸入、傳輸門T9的右端和Ttl的右端，延遲單元D9的輸出連接延遲單元Dltl的輸入、傳輸門Tltl的右端和T1的右端，延遲單元Dltl的輸出連接延遲單元 D11的輸入、傳輸門T11的右端和T2的右端，延遲單元D11的輸出連接延遲單元D12的輸入、傳輸門T12的右端和T3的右端，延遲單元D12的輸出連接延遲單元D13的輸入、傳輸門T13的右端和T4的右端，延遲單元D13的輸出連接延遲單元D14的輸入、傳輸門T14的右端和T5的右端，延遲單元D14的輸出連接延遲單元D15的輸入、傳輸門T15的右端和T6的右端，延遲單元 D15的輸出連接延遲單元Dtl的輸入、傳輸門T7的右端和Ttl的左端，延遲單元D6的輸出作為定增益壓控振蕩器的同相輸出CLK，延遲單元D14的輸出作為定增益壓控振蕩器的反相輸出 nCLK ； “頻率一電壓”轉(zhuǎn)換電路由電流源IQ和I 、匪OS管M1、M2、M3、M4、M9、M1Q、PMOS管M5、M6、 M7、M8、電容Ctl和C1組成，電流源Ici的負(fù)端接地，正端連接NMOS管M1的源極和NMOS管M2的源極，NMOS管M1的柵極連接定增益壓控振蕩器的反相輸出nCLK，NMOS管M2的柵極連接定增益壓控振蕩器的同相輸出CLK，NMOS管M1的漏極連接PMOS管M7的漏極、柵極和PMOS管 M8的柵極，PMOS管M7的源極接電源，NMOS管M2的漏極連接PMOS管M5的漏極、柵極和PMOS 管M6的柵極，PMOS管M5的源極接電源，電流源I1的負(fù)端接地，正端連接NMOS管M3的源極和NMOS管M4的源極，NMOS管M3的柵極連接定增益壓控振蕩器的同相輸出CLK，NMOS管M4 的柵極連接定增益壓控振蕩器的反相輸出nCLK，NMOS管M3的漏極連接PMOS管M8的漏極， PMOS管M8的源極接電源，NMOS管M4的漏極連接PMOS管M6的漏極、電容Ctl的一端和NMOS 管M9的漏極，PMOS管M6的源極接電源，電容Ctl的另一端接地，NMOS管M9的柵極連接定增益壓控振蕩器的同相輸出CLK，NMOS管M9的源極連接NMOS管Mltl的漏極、源極以及電容C12的一端，NMOS管Mltl的柵極連接定增益壓控振蕩器的反相輸出nCLK，電容C1的另一端接地， NMOS管Mltl的源極作為整個(gè)直流電壓信號放大電路的輸出V。ut。
全文摘要
直流電壓信號的放大問題是信號測量領(lǐng)域的一個(gè)難點(diǎn)。針對這個(gè)問題，本發(fā)明公開了一種直流電壓信號放大器，在前級電壓比例放大的基礎(chǔ)上，利用具有恒定增益的壓控振蕩器將直流電壓信號調(diào)制為交流振蕩信號，然后通過“頻率→電壓”轉(zhuǎn)換電路按比例產(chǎn)生放大后的直流電壓信號，將易受干擾的直流電壓信號的處理過程限制在局部范圍，避免了外界干擾對放大電路的影響。本發(fā)明公開的直流電壓信號放大器由前置比例采樣電路、定增益壓控振蕩器和“頻率→電壓”轉(zhuǎn)換電路組成。
文檔編號H03F3/45GK102447444SQ201010505420
公開日2012年5月9日 申請日期2010年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月13日
發(fā)明者劉祥遠(yuǎn), 劉蓬俠, 唐濤, 趙振宇, 郭陽, 陳吉華, 馬卓 申請人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)