[發明專利]一種集成的全差分放大器

有效

• 申請號: 201410238994.0
• 申請日: 2014-05-30
• 公開（公告）號: CN104009723B
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 程亞宇
• 申請（專利權）人: 深圳貝特萊電子科技股份有限公司
• 主分類號: H03F3/45
• 分類號: H03F3/45
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙)44248
• 代理人: 劉顯揚,韓云涵

技術領域

本發明屬于集成電路領域，尤其涉及一種集成高通濾波的全差分型放大器。

背景技術

移動健康，個人便攜式監護醫療是我國以后醫療衛生體系中的重要組成部分之一。能夠連續長時間的監護個人，能夠及時地發現被監護人的突發病情或不正常生理狀況，將是以后醫療衛生服務發展的重要需求之一。這種應用的實時性和普適性要求這套新型監護系統需要具備便攜化，小型化，集成化，低功耗的特點。

在采集一些人體微弱的小信號時，這些信號經常耦合著不同的直流壓差，例如在采集人體心電信號或者腦電信號時，輸入信號耦合著較大電極極化壓差，最大可達±300mV。在有限的電源電壓下，這個直流壓差將直接限制放大電路的放大倍數，降低放大器的信噪比。

目前人體一些微弱信號的采集，例如人體心電信號，腦電信號，主要還是采用傳統的儀表放大結構，通過搭建板級電路實現，占用較大的面積，如目前市場上所有主流的醫療設備中，都采用這種方式；近年來出現將該儀表放大結構進行芯片集成化，提高電路的集成化，如亞德諾半導體公司(ADI)推出的AD8232芯片；或者采用帶有高通濾波功能的差分放大電路，其中高通濾波功能采用傳統的電阻電容結構實現。

在目前的現有技術中存在以下的缺陷：

(1)目前主流的技術是采用傳統的儀表放大結構，通過離散元器件搭建，消耗較大的面積和功耗；

(2)已有的少數芯片，如亞德諾半導體(ADI)的AD8232，實現儀表放大結構的芯片集成化，但由于極化電壓的限制，信號放大增益很小，電路信噪比較低；

(3)采用帶有高通濾波功能的全差分放大電路，其中高通濾波功能由傳統的電阻電容結構實現，可去除對放大增益的限制；但在采集低頻率的生理小信號時，要實現極低的截止頻率需要很大的電阻或者電容，很難實現全片內集成。

發明內容

本發明的目的在于提供一種集成的全差分型放大器，旨在解決采集低頻率小信號時由于極化壓差而導致放大電路的放大倍數受限的問題。

本發明是這樣實現的，一種集成的全差分放大器，該全差分放大器包括第一濾波模塊、第二濾波模塊、比例放大模塊，所述第一濾波模塊的輸出端連接所述比例放大模塊的輸入端，所述第二濾波模塊的輸出端連接所述比例放模塊的輸入端；所述第一濾波模塊、第二濾波模塊的結構相同，其包括小電流偏置電路及濾波電路，所述小電流偏置電路的輸出端連接所述濾波電路的輸入端。

本發明的進一步技術方案是：所述小電流偏置電路包括電流源Ibg、MOS管M1、MOS管M2、MOS管M3、MOS管M4、MOS管MC1、MOS管MC2、MOS管MC3及MOS管MC4，所述電流源Ibg一端分別連接所述MOS管M1的漏極、柵極及MOS管M2的柵極，所述MOS管M1、MOS管M2、MOS管M3及MOS管M4的源極相連，所述MOS管M3的柵極、漏極及MOS管M4的柵極分別連接所述MOS管MC4的漏極，所述MOS管MC4的源極連接所述MOS管MC3的漏極，所述MOS管MC4的柵極分別連接所述MOS管MC3的柵極及MOS管MC2的柵極，所述MOS管MC2的柵極、漏極分別連接所述MOS管M2的漏極，所述MOS管MC1的柵極、漏極分別連接所述MOS管M2的漏極，所述MOS管MC1、MOS管MC2及MOS管MC3的源極接地，所述電流源Ibg的另一端接地。

本發明的進一步技術方案是：所述濾波電路包括MOS管MA、MOS管MB及電容C2，所述MOS管MA的柵極及MOS管MB的柵極、漏極分別連接所述MOS管M4的漏極，所述MOS管MA的源極與MOS管MB的源極相連，所述電容C2與所述MOS管MA的漏極至源極并聯。

本發明的進一步技術方案是：所述比例放大模塊包括雙端輸入雙端輸出的全差分放大器OTA、兩個電容C1、兩個電容C2，所述全差分放大器OTA的正輸入端連接其中一個所述電容C1的一端，其中一個所述電容C2與所述全差分放大器OTA的正輸入端至負輸出端并聯，所述全差分放大器OTA的負輸入端連接其中另一個電容C1的一端，其中另一個所述電容C2與所述全差分放大器OTA的負輸入端至正輸出端并聯，所述全差分放大器OTA與四個電容構成電容比例放大電路實現增益Av的放大；所述MOS管M1、MOS管M2、MOS管M3、MOS管M4、MOS管MC1、MOS管MC2、MOS管MC3、MOS管MC4、MOS管MA及MOS管MB均采用P-MOS。