[實用新型]一種毫伏級生物電信號直流耦合差分放大電路

有效

• 申請號: 201420242898.9
• 申請日: 2014-05-13
• 公開（公告）號: CN203933553U
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 徐云鵬
• 申請（專利權）人: 徐云鵬
• 主分類號: H03F3/45
• 分類號: H03F3/45
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于電力電子技術領域，尤其涉及一種毫伏級生物電信號直流耦合差分放大電路。

背景技術

差分放大電路利用電路參數的對稱性和負反饋作用，有效地穩定靜態工作點，以放大差模信號抑制共模信號為顯著特征，廣泛應用于直接耦合電路和測量電路的輸入級。但是差分放大電路結構復雜、分析繁瑣，特別是其對差模輸入和共模輸入信號有不同的分析方法，難以理解。與普通單端放大器相比，差分放大器可以有效抑制輸入信號中的共模噪聲和地線電平電壓浮動對電路的影響，因此，在工業應用中廣受青睞。差分放大器中以儀表放大器應用最為廣泛。隨著技術的發展， 支持差分輸入的ADC、MCU 越來越多，由于差分傳輸能更好地抑制共模干擾， 信號傳輸距離更遠， 越來越多的場合將使用差分傳輸。但是， 一般的儀表放大器僅支持單端輸出。

根據被放大信號的不同, 可以將差分放大電路分成兩種。一種是直流耦合差分放大電路， 其輸入端沒有隔直電容， 可以同時放大直流和交流信號。另一種是交流耦合差分放大電路，其輸入端有隔直電容，用來隔離直流分量，放大信號中的交流成分。

發明內容

針對上述現有技術存在的缺陷和不足，本實用新型的目的在于，提供一種毫伏級生物電信號直流耦合差分放大電路，本實用新型的差分放大電路可以同時放大直流和交流信號。使用雙運放搭成的具有儀表放大器輸入結構的差分輸入差分輸出放大電路能有效抑制電路溫度漂移、零點漂移和共模噪聲。

為了實現上述任務，本實用新型采用如下的技術解決方案：

一種毫伏級生物電信號直流耦合差分放大電路由比例放大器電路、差分濾波器電路和補償電阻電路三部分組成；所述的比例放大器電路由運算放大器電路A1、A2以及電阻R4和R7組成，所述運算放大器A1的負輸入端連接電容C1，運算放大器A1的正輸入端連接信號輸入端TP3，所述的運算放大器A2的正輸入端接電容C1，運算放大器A2的負輸入端連接信號輸入端TP4，所述的電阻R4接在A1的輸出端與信號輸出端TP5之間，所述的電阻R7接在A2的輸出端與信號輸出端TP6之間；所述的差分濾波器電路由電阻R1和R2、電容C1組成，所述的電阻R1接在信號輸入端TP1與A1負輸入端之間，所述的電阻R2接在信號輸入端TP2與A2正輸入端之間，所述的電容C1接在電阻R1和電阻R2之間；所述的補償電阻電路由電阻R3、R5和R6、電容C2和C3組成，所述的電阻R3接在運算比較器A1信號輸入端TP3和TP4之間，所述電阻R5接在信號輸出端TP5與信號輸入端TP3之間，所述電阻R6接在信號輸出端TP6與信號輸入端TP4之間，所述電容C2與電阻R5并聯，所述電容C3與電阻R6并聯；所述的運算放大器A1和A2的型號是OPA2335；所述的電容C1是300uF的0402型號陶瓷芯片。

本實用新型的有益效果是：

當信號頻率較低時, 電容C2、C3 的容抗很大，差分放大電路的輸入阻抗很高，運放工作在線性放大區，所有加減運算均為矢量相加減，表明該差分放大電路的差分放大倍數A 由電阻R3、R4、R5 確定。該差分放大電路中的濾波器采用了典型差分濾波器的形式，由差模濾波器和共模濾波器組成，主要作用是濾除傳感器輸出信號高頻噪聲以及RFI 噪聲。傳感器差模輸出阻抗為Rd, 共模輸出阻抗為Rc，C1 與C2的串聯等效電容為CS12, 則差模濾波器的截止頻率由R5、R6以及電容C2和C3 確定，共模濾波器的截止頻率由R3、R7確定。由于傳感器信號傳輸線較長，其寄生電感與放大器輸入電容容易組成LC諧振電路, 產生過沖和振蕩。為此，在信號線上串聯小電阻R1、R2 作為補償電阻，以減小或消除振蕩。電容C1 分別與電阻R3組成一階低通濾波器，抑制放大器噪聲；電阻R5、R6對運放進行環內補償，增加運放帶容性負載的能力；電容C1作為保護器件加在放大器輸入端, 防止靜電放電以及輸入電壓超出運放最大輸入電壓范圍而損壞運算放大器。

該直流耦合差分放大電路結構簡單、成本低廉，可以廣泛應用于直流信號、交流信號的放大電路。

附圖說明

以下結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步的解釋說明。

圖1是直流耦合差分放大電路原理圖。

圖1中，U是正弦波電壓信號源、A1和A2是高輸入阻抗運算放大器OPA2335，R1~R7為高精度電阻，C1~C2為電容。

具體實施方式