消除直流偏移的放大器制造技术

本发明专利技术公开了一种消除直流偏移的放大器，包括：前置放大器电路、直流信号提取电路和隔离电路，其中，直流信号提取电路用于提取前置放大器电路输出的直流成份信号；隔离电路用于根据接收到的所述直流信号提取电路的直流成份信号产生一个与两个待测信号所带的直流偏移电压在所述前置放大器电路中产生的直流偏移电流大小相等方向相反的电流并反馈输入到所述的前置放大器电路中。本发明专利技术的放大器通过将三运放输出端输出的信号送入直流信号提取电路中，提取前置放大器电路输出的直流成份信号，并将直流成份转换为模拟信号输送到隔离电路中，然后隔离电路将输入电压转换为恒流源并反相反馈到前置放大器的输入端，从而实现直流偏移的动态消除。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电路设计
，涉及一种放大电路的设计，具体涉及一种能够动态消除运算放大器直流偏移电压的三运算前置放大器的设计。
技术介绍
在电生理信号采集中，通常会受到周围各种噪声的干扰，特别是共模信号的干扰，在同等的工艺条件下，进一步提高共模抑制比的方法是提高前置放大器差模电压的放大倍数，但电生理信号中的直流偏移电压的存在限制了前置放大器的差模电压放大倍数，因此在没有消除直流偏压的情况下想进一步提高前置放大器的共模抑制比是非常困难的。Enrique M 等在“AC Coupled Three op-amp Bio-potential Amplifier withActive DC Suppression, IEEE TRANSACTIONS ON BIOMEDICAL ENGINEERING, VOL.47, N0.12，DECEMBER2000,1616-1619”中提出了交流耦合三运算放大器去除直流的方案。但该方案存在如下几个问题:一、积分电路的使用是不恰当的，采用的积分电路中的电容Ci没有电阻与其构成回路，很容易使放大器产生饱和，此时输出最大直流信号，不仅没有去除直流偏压，反而会产生新的直流电压偏移量，严重时可能引起整个运算放大电路的饱和；二、积分电路的截止频率由于硬件限制不能做的很低，因此它提取的信号包括了直流信号和一定成份的交流信号，当这些信号被叠加到三运算放大电路的输入端时，会将这些低频的交流信号叠加在有用的源信号中，由于这些低频信号被包含在有用信号频带的范围内很难被滤除，所以引入了新的干扰源，严重影响了信号的准确性；三、所选用的光耦器件属于非线性的器件，在没有对光耦器件产生的电流和偏移电压产生的电流进行对应修正的情况下，光耦器件所产生的电流可能与偏移电压在输入端产生的电流不一致，从而无法对直流偏移电压进行消除甚至有可能弓I入新的电压偏移量。CN1414701A公开了一种高共模抑制比的前置放大器，具体采用并联型双运放，放大器的输出端分别与两组阻容耦合电路连接的方式来提高前置放大器的共模抑制比。这种方案因为引入了电容，由于电容的匹配程度很低，容易将共模信号转换成差模干扰信号，进而引入了新的干扰，而且通过电容滤除直流电压时需要的电容的容值很大，实现起来比较困难。在消除直流偏压的问题上，CN102185812A通过提取直流信号然后与原始信号相减来消除偏移电压，这种方案虽然比较简单，但是在三运算差动前置放大电路中因为电路是差分输入，如果采用此方案将会破坏电路的对称性，无法提高电路的共模抑制比。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对上述提高前置放大器共模抑制比方案的不足和消除直流偏压的问题，提出一种即能够动态的消除直流偏移电压又能够提高前置放大器共模抑制比的放大器，同时能够满足电路性能需要。本专利技术的技术方案为:一种消除直流偏移的放大器，具体包括:前置放大器电路、直流信号提取电路和隔离电路，其中，所述前置放大器电路包括两个输入端和一个输出端，所述两个输入端用于输入两个待测信号；所述直流信号提取电路的输入端与所述前置放大器电路的输出端相连接，用于提取所述前置放大器电路输出的直流成份信号；所述隔离电路用于根据接收到的所述直流信号提取电路的直流成份信号，产生一个与两个待测信号所带的直流偏移电压在所述前置放大器电路中产生的直流偏移电流大小相等方向相反的电流并反馈输入到所述的前置放大器电路中。进一步的，所述前置放大器电路包括第一放大器、第二放大器、第三放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻和第九电阻，其中，第一放大器和第二放大器同相输入端作为所述前置放大器电路的两个输入端，第一放大器和第二放大器反相输入端通过第三电阻连接，第一放大器的反相输入端和输出端通过第一电阻连接；第二放大器的反相输入端和输出端通过第二电阻连接；第三放大器的同相输入端通过第六电阻与第一放大器的输出端连接，并通过第七电阻与第三放大器的输出端相连接；第三放大器的反相输入端通过第八电阻与第二放大器的输出端连接，并通过第九电阻藕接于地电位；第四电阻和第五电阻串接于第一放大器的输出端和第二放大器端之间；第三放大器的输出端作为所述前置放大器电路的输出端。进一步的，所述直流信号提取电路包括一模数转换器、一数模转换器和一信号处理单元；所述模数转换器的输入端作为所述直流信号提取电路的输入端，所述模数转换器输出的数字信号输入到所述信号处理单元中，所述信号处理单元对输入的数字信号进行交流滤波处理输出直流数字信号至所述的数模转换器，所述的数模转换器用于将输入的直流数字信号转换为直流模拟信号。进一步的，所述隔离电路具体包括第一隔离器件、第二隔离器件、第十电阻、第十一电阻和第十二电阻，其中，第十电阻的一端作为所述隔离电路的输入端，第十电阻的另一端连接至第一隔离器件的反相输入端和第二隔离器件的同相输入端；第一隔离器件的输出端经第十二电阻连接至第三电阻的一端；第二隔离器件的输出端经第十一电阻连接至第三电阻的另一端。本专利技术的有益效果:本专利技术的消除直流偏移的放大器通过将测量到的三运放输出端输出的信号送入直流信号提取电路中，在直流信号提取电路中提取所述前置放大器电路输出的直流成份信号，并将直流成份信号转换为模拟信号输送到隔离电路中，然后隔离电路将输入电压转换为恒流源并反相反馈到前置放大器的输入端，从而实现直流偏移的动态消除。本专利技术的放大器能够动态的去除较宽幅度范围内的直流偏移电压，所以能够在不同的状态下使用，在提高共模抑制、消除偏移电压时基本没有引入新的噪声源，可以广泛的应用到电生理信号采集中，具有很大的灵活性。附图说明图1是本专利技术实施例的除直流偏移的放大器结构示意图；图2是本专利技术实施例的隔离器件的恒流源特性示意图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的说明。本专利技术提供了一种消除直流偏移的放大器，具体包括:前置放大器电路、直流信号提取电路和隔离电路，其中，所述前置放大器电路包括两个输入端和一个输出端，所述两个输入端用于输入两个待测信号；所述直流信号提取电路的输入端与所述前置放大器电路的输出端相连接，用于提取所述前置放大器电路输出的直流成份信号；所述隔离电路用于根据接收到的所述直流信号提取电路的直流成份信号，产生一个与两个待测信号所带的直流偏移电压在所述前置放大器电路中产生的直流偏移电流大小相等方向相反的电流并反馈输入到所述的前置放大器电路中。本专利技术的消除直流偏移的放大器通过将测量到的三运放输出端输出的信号送入直流信号提取电路中，在直流信号提取电路中提取所述前置放大器电路输出的直流成份信号，并将直流成份信号转换为模拟信号输送到隔离电路中，然后隔离电路将输入电压转换为恒流源并反相反馈到前置放大器的输入端，从而实现直流偏移的动态消除。图1给出了一种前置放大器电路的具体实现结构图，在图1中，并联型双运放放大器包括运算放大器101、运算放大器102、电阻Rl、R2、R3，后级放大器包括运算放大器103、电阻R6、R7、R8、R9，共模信号的提取由电阻R4、R5构成，其中运算放大器可以使用高精度双电源型0P4177，它里面包含四个独立的运算放大器，运算放大器101、102、103可采用0P4177里面的三个放大器。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种消除直流偏移的放大器，具体包括：前置放大器电路、直流信号提取电路和隔离电路，其中，所述前置放大器电路包括两个输入端和一个输出端，所述两个输入端用于输入两个待测信号；所述直流信号提取电路的输入端与所述前置放大器电路的输出端相连接，用于提取所述前置放大器电路输出的直流成份信号；所述隔离电路用于根据接收到的所述直流信号提取电路的直流成份信号，产生一个与两个待测信号所带的直流偏移电压在所述前置放大器电路中产生的直流偏移电流大小相等方向相反的电流并反馈输入到所述的前置放大器电路中。

【技术特征摘要】
1.种消除直流偏移的放大器，具体包括:前置放大器电路、直流信号提取电路和隔离电路，其中，所述前置放大器电路包括两个输入端和一个输出端，所述两个输入端用于输入两个待测信号；所述直流信号提取电路的输入端与所述前置放大器电路的输出端相连接，用于提取所述前置放大器电路输出的直流成份信号；所述隔离电路用于根据接收到的所述直流信号提取电路的直流成份信号，产生一个与两个待测信号所带的直流偏移电压在所述前置放大器电路中产生的直流偏移电流大小相等方向相反的电流并反馈输入到所述的前置放大器电路中。2.据权利要求1所述的消除直流偏移的放大器，其特征在于，所述前置放大器电路包括第一放大器、第二放大器、第三放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻和第九电阻，其中，第一放大器和第二放大器同相输入端作为所述前置放大器电路的两个输入端，第一放大器和第二放大器反相输入端通过第三电阻连接，第一放大器的反相输入端和输出端通过第一电阻连接；第二放大器的反相输入端和输出端通过第二电阻连接；第三放大器的同相输入端通过第六电阻与第一放大器的输出端连接，并通过第七电阻与第三放大器的输出端相连接；第三放大器的反相输入端通过第八电阻与第二放大器的输出端连接，并通过第九电阻藕接于地电位；第四电阻和第五电阻串接于第一放大器的输出端和第二放大器端之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：郜东瑞，刘铁军，尧德中，刘志煊，甘玉龙，郭茜，张志伟，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：