一种信号调理电路的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种信号调理电路，包括信号输入电路和信号输出电路；信号输入电路包括正信号输入单元、负信号输入单元和第一中间电阻R-1；信号输出电路包括正信号输出单元、负信号输出单元、第二中间电阻R-2；本发明采用仪表放大器电路结构，有高输入阻抗和高共模抑制比的特点，电路结构对称，有利于消除共模噪声和温漂，从而达到低噪声和低温漂。
【专利说明】—种信号调理电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电路，尤其涉及一种信号调理电路。
【背景技术】
[0002]目前，通常情况下，AD采集芯片都会有高频采样噪声，该噪声会影响前级放大电路，会使精度放大，系统线性度和噪声变差，一般在靠近AD放置电容，可以平均电流脉冲，反射和振荡；而一般高精度运算放大器只能驱动几百PF的电容；因此常用的调理电路无法满足工作的需要，大大降低了工作的效率。
【发明内容】
[0003]为了解决上述【背景技术】中所存在的技术问题，本发明提供一种信号调理电路。
[0004]本发明的技术解决方案是:
[0005]本发明提供一种信号调理电路，其特殊之处在于:包括信号输入电路和信号输出电路；所述信号输入电路包括正信号输入单兀、负信号输入单兀和第一中间电阻R-1 ;所述正信号输入单兀包括正信号放大器Ul、正信号切换开关SW-1和正信号电阻单兀；所述负信号输入单兀包括负信号放大器U2、负信号切换开关SW-2和负信号电阻单兀；所述正信号电阻单元包括N个串联的正信号电阻RJ-1 ;所述正信号切换开关SW-1包括N+1个输入端和一个输出端；所述负信号电阻单元包括N个串联的负信号电阻RJ-2 ;所述负信号切换开关SW-2包括N+1个输入端和一个输出端；N为大于等于I的整数；所述正信号电阻单元的一端接正信号放大器Ul的输出端；所述负信号电阻单元的一端接负信号放大器U2的输出端；所述正信号电阻单元的另一端通过第一中间电阻R-1与负信号电阻单元的另一端连接；所述N个正信号电阻RJ-1分别串接在正信号切换开关SW-1的N+1个输入端之间；所述N个负信号电阻RJ-2分别串接在负信号切换开关SW-2的N+1个输入端之间；所述正信号切换开关SW-1的输出端接正信号放大器Ul的负极输入端；所述负信号切换开关SW-2的输出端接负信号放大器U2的负极输入端；所述正信号输入单元和负信号输入单元结构对称，参数一致；
[0006]上述信号输出电路包括正信号输出单兀、负信号输出单兀、第二中间电阻R-2 ;所述正信号输出单兀包括正信号放大器U3、正信号输出电阻单兀和输出电容Cl ;所述负信号输出单兀包括负信号放大器U4、负信号输出电阻单兀和输出电容C2 ;所述正信号输出电阻单元包括M个串联的正阳极信号输出电阻RJ-3和M个串联的正阴极信号输出电阻RJ-4 ；所述负信号输出电阻单元包括M个串联的负阳极信号输出电阻RJ-5和M个串联的负阴极信号输出电阻RJ-6 ;M为大于等于I的整数；所述输出电容Cl的一端接正信号放大器U3的负极输入端；所述输出电容Cl的另一端接正信号放大器U3的输出端；所述M个串联的正阴极信号输出电阻RJ_4与输出电容Cl并联；所述输出电容C2的一端接负信号放大器U4的负极输入端；所述输出电容C2的另一端接接负信号放大器U4的输出端；所述M个串联的负阴极信号输出电阻RJ-6与输出电容C2并联；所述M个串联的正阳极信号输出电阻RJ-3的一端接正信号放大器U3的正极输入端；所述M个串联的正阳极信号输出电阻RJ-3的另一端接正信号输入单兀；所述M个串联的负阳极信号输出电阻RJ-5的一端接负信号放大器U4的正极输入端；所述M个串联的负阳极信号输出电阻RJ-5的另一端接Vcm;所述M个串联的正阴极信号输出电阻RJ-4的一端接负信号输入单元；所述M个串联的正阴极信号输出电阻RJ-4的另一端接M个串联的负阴极信号输出电阻RJ-6 ;所述M个串联的正阳极信号输出电阻RJ-3通过第二中间电阻R-2与M个串联的负阴极信号输出电阻RJ-6连接；所述正信号输出单元和负信号输出单元结构与参数均一致；
[0007]上述正信号切换开关SW-1和负信号切换开关SW-2是机械开关、模拟开关、跳线或继电器；
[0008]上述正信号电阻单元、负信号电阻单元以及第一中间电阻R-1中的电阻是普通电阻、精密电阻、分离电阻、网络电阻。；
[0009]上述正信号输出电阻单元、负信号输出电阻单元以及第二中间电阻R-2中的电阻是普通电阻、精密电阻、分离电阻、网络电阻。
[0010]本发明的优点:
[0011 ] 1、本发明的调理电路为仪表放大器电路结构，有高输入阻抗和高共模抑制比的特点，电路结构对称，有利于消除共模噪声和温漂，从而达到低噪声和低温漂。
[0012]2、本发明的调理电路的电路结构，有利于驱动大电容，可以驱动UF级的大电容，从而降低AD的采样噪声。
[0013]3、本发明的电路中采用可调控增益的方法(即切换开关与电阻的配合)，根据不同的需求从而调控，满足的使用不同状态的要求，提高了工作的效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明的调理电路的电路原理图；
[0015]图2为本发明的调理电路的电路示意图；
[0016]图3为本发明调理电路中的信号输入电路的另一种电路示意图。
【具体实施方式】
[0017]参见图1，本发明提供一种信号调理电路，包括信号输入电路和信号输出电路；信号输入电路包括正信号输入单兀、负信号输入单兀和第一中间电阻R-1 ;正信号输入单兀包括正信号放大器U1、正信号切换开关SW-1和正信号电阻单兀；负信号输入单兀包括负信号放大器U2、负信号切换开关SW-2和负信号电阻单元；正信号电阻单元包括N个串联的正信号电阻RJ-1 ;正信号切换开关SW-1包括N+1个输入端和一个输出端；负信号电阻单兀包括N个串联的负信号电阻RJ-2 ;负信号切换开关SW-2包括N+1个输入端和一个输出端；N为大于等于I的整数；正信号电阻单元的一端接正信号放大器Ul的输出端；负信号电阻单元的一端接负信号放大器U2的输出端；正信号电阻单元的另一端通过第一中间电阻R-1与负信号电阻单元的另一端连接；N个正信号电阻RJ-1分别串接在正信号切换开关SW-1的N+1个输入端之间；N个负信号电阻RJ-2分别串接在负信号切换开关SW-2的N+1个输入端之间；正信号切换开关SW-1的输出端接正信号放大器Ul的负极输入端；负信号切换开关Sff-2的输出端接负信号放大器U2的负极输入端；正信号输入单兀和负信号输入单兀结构对称，参数一致。
[0018]信号输出电路包括正信号输出单兀、负信号输出单兀、第二中间电阻R-2 ;正信号输出单兀包括正信号放大器U3、正信号输出电阻单兀和输出电容Cl ;负信号输出单兀包括负信号放大器U4、负信号输出电阻单兀和输出电容C2 ;正信号输出电阻单兀包括M个串联的正阳极信号输出电阻RJ-3和M个串联的正阴极信号输出电阻RJ-4 ;负信号输出电阻单兀包括M个串联的负阳极信号输出电阻RJ-5和M个串联的负阴极信号输出电阻RJ-6 ；M为大于等于I的整数；输出电容Cl的一端接正信号放大器U3的负极输入端；输出电容Cl的另一端接正信号放大器U3的输出端；M个串联的正阴极信号输出电阻RJ-4与输出电容Cl并联；输出电容C2的一端接负信号放大器U4的负极输入端；输出电容C2的另一端接接负信号放大器U4的输出端；M个串联的负阴极信号输出电阻RJ-6与输出电容C2并联；M个串联的正阳极信号输出电阻RJ-3的一端接正信号放大器U3的正极输入端；M个串联的正阳极信号输出电阻RJ-3的另一端接正信号输入单元⑷个串联的负阳极信号输出电阻RJ-5的一端接负信号放大器U4的正极输入端；M个串联的负阳极信号输出电阻RJ-5的另一端接Vcm…个串联的正阴极信号输出电阻RJ-4的一端接负信号输入单元…个串联的正阴极信号输出电阻RJ-4的另一端接M个串联的负阴极信号输出电阻RJ-6 ;M个串联的正阳极信号输出电阻RJ-3通过第二中间电 阻R-2与M个串联的负阴极信号输出电阻RJ-6连接；正信号输出单元和负信号输出单元结构与参数均一致。
[0019]正信号切换开关SW-1和负信号切换开关SW-2是机械开关、模拟开关、跳线或继电器。
[0020]正信号电阻单元、负信号电阻单元以及第一中间电阻R-1中的电阻是普通电阻、精密电阻、分离电阻、网络电阻。
[0021]正信号输出电阻单元、负信号输出电阻单元以及第二中间电阻R-2中的电阻是普通电阻、精密电阻、分离电阻、网络电阻。
[0022]正信号切换开关和负信号切换开关可以是分体结构，最优是一体结构，两个开关同时动作且切换结果一致。
[0023]参见图2-图3，为调理电路原理框图，该调理电路为仪表放大器电路结构，有高输入阻抗和高共模抑制比的特点，电路结构对称，有利于消除共模噪声和温漂，从而达到低噪声和低温漂。
[0024]通常情况下，AD采集芯片都会有高频采样噪声，该噪声会影响前级放大电路，会使精度放大，系统线性度和噪声变差。靠近AD放置电容，可以平均电流脉冲，反射和振荡。而一般高精度运算放大器只能驱动几百PF的电容，本调理电路的电路结构，有利于驱动大电容，可以驱动uF级的大电容，从而降低AD的采样噪声。
[0025]图中标号为RJ的电阻，R为精密电阻，并不局限于分离电阻，也可是网络电阻等，对电路的增益和温漂起着决定作用。A，B，C，D为四个运算放大器。电路分为两级，各级的功能如下:
[0026]a)第一级
[0027]第一级为调理电路的输入级，第一级的电路结构对称，为典型的仪表放大器结构，可通过切换开关SW，实现增益的切换。第一级电路结构不会将开关内阻的误差引入增益，因为开关与运算放大器A和B的负端相连，可以认为没有电流流过。[0028]SW为广义的开关，可以是机械开关，模拟开关，跳线，继电器等可以切换信号的元器件。图2中以差分模拟开关为例，其内部有A和B两路开关。开关A包括DA，SlA, S2A,S3A几个引脚;开关B包括DB，S1B，S2B，S3B引脚。有三种状态，状态1:DA与SlA连通，同时DB与SlB连通；状态2:DA与S2A连通，同时DB与S2B连通；状态3:DA与S3A连通，同时DB与S3B连通。
[0029]参见图2，图中以5个电阻为例，可实现3种增益，其中电阻RJ2=RJ4，RJ3=RJ5，为一种对称的电路结构。也可改变电阻的个数，来改变增益的个数，如图3为两种增益的情况，图2与图3相比，去掉了电阻RJ3和RJ5，相应减少了模拟的状态数量。相同的道理，增加电阻的个数，也可实现增益数量的增加，道理相当于从图2的两种增益改变为图3中三种增益。
[0030]在图2中当SW工作在“状态I”时，即SW切换到al和bl，增益为:
【权利要求】
1.一种信号调理电路,其特征在于:包括信号输入电路和信号输出电路；所述信号输入电路包括正信号输入单兀、负信号输入单兀和第一中间电阻R-1 ;所述正信号输入单兀包括正信号放大器Ul、正信号切换开关SW-1和正信号电阻单元；所述负信号输入单元包括负信号放大器U2、负信号切换开关SW-2和负信号电阻单元；所述正信号电阻单元包括N个串联的正信号电阻RJ-1 ;所述正信号切换开关SW-1包括N+1个输入端和一个输出端；所述负信号电阻单元包括N个串联的负信号电阻RJ-2 ;所述负信号切换开关SW-2包括N+1个输入端和一个输出端；N为大于等于I的整数；所述正信号电阻单兀的一端接正信号放大器Ul的输出端；所述负信号电阻单元的一端接负信号放大器U2的输出端；所述正信号电阻单元的另一端通过第一中间电阻R-1与负信号电阻单元的另一端连接；所述N个正信号电阻RJ-1分别串接在正信号切换开关SW-1的N+1个输入端之间；所述N个负信号电阻RJ-2分别串接在负信号切换开关SW-2的N+1个输入端之间；所述正信号切换开关SW-1的输出端接正信号放大器Ul的负极输入端；所述负信号切换开关SW-2的输出端接负信号放大器U2的负极输入端；所述正信号输入单元和负信号输入单元结构对称，参数一致。
2.根据权利要求1所述的信号调理电路，其特征在于:所述信号输出电路包括正信号输出单元、负信号输出单元、第二中间电阻R-2;所述正信号输出单元包括正信号放大器U3、正信号输出电阻单兀和输出电容Cl ;所述负信号输出单兀包括负信号放大器U4、负信号输出电阻单兀和输出电容C2 ;所述正信号输出电阻单兀包括M个串联的正阳极信号输出电阻RJ-3和M个串联的正阴极信号输出电阻RJ-4 ;所述负信号输出电阻单元包括M个串联的负阳极信号输出电阻RJ-5和M个串联的负阴极信号输出电阻RJ-6 ;M为大于等于I的整数；所述输出电容Cl的一端接正信号放大器U3的负极输入端；所述输出电容Cl的另一端接正信号放大器U3的输出端；所述M个串联的正阴极信号输出电阻RJ-4与输出电容Cl并联；所述输出电容C2的一端接负信号放大器U4的负极输入端；所述输出电容C2的另一端接接负信号放大器U4的输出端；所述M个串联的负阴极信号输出电阻RJ-6与输出电容C2并联；所述M个串联的正阳极信号输出电阻RJ-3的一端接正信号放大器U3的正极输入端；所述M个串联的正阳极信号输出电阻RJ-3的另一端接正信号输入单元；所述M个串联的负阳极信号输出电阻RJ-5的一端接负信号放大器U4的正极输入端；所述M个串联的负阳极信号输出电阻RJ-5的另一端接Vcm ;所述M个串联的正阴极信号输出电阻RJ-4的一端接负信号输入单元；所述M个串联的正阴极信号输出电阻RJ-4的另一端接M个串联的负阴极信号输出电阻RJ-6 ;所述M个串联的正阳极信号输出电阻RJ-3通过第二中间电阻R-2与M个串联的负阴极信号输出电阻RJ-6连接；所述正信号输出单元和负信号输出单元结构与参数均一致。
3.根据权利要求1所述的信号调理电路，其特征在于:所述正信号切换开关SW-1和负信号切换开关SW-2是机械开关、模拟开关、跳线或继电器。
4.根据权利要求1所述的信号调理电路，其特征在于:所述正信号电阻单元、负信号电阻单元以及第一中间电阻R-1中的电阻是普通电阻、精密电阻、分离电阻、网络电阻。
5.根据权利要求2所述的信号调理电路，其特征在于:所述正信号输出电阻单元、负信号输出电阻单元以及第二中间电阻R-2中的电阻是普通电阻、精密电阻、分离电阻、网络电阻。
【文档编号】H03M1/54GK103457607SQ201310413737
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年9月11日 优先权日:2013年7月3日
【发明者】郭恩全, 孙金宝, 王江, 郭建, 杨朋 申请人:陕西海泰电子有限责任公司