[發(fā)明專利]一種斬波放大器頻率補償電路

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011408545.8
• 申請日: 2020-12-04
• 公開（公告）號: CN112564642A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設計）人: 李效龍;李小偉;趙天宇;史鑫磊;黃歡騰;朱琎;鄭威
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: H03F1/34
• 分類號: H03F1/34;H03F3/45
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 徐澍

本發(fā)明公開了一種斬波放大器頻率補償電路，其特征在于，包括：主斬波放大電路、負反饋回路、一階直流伺服環(huán)路、二階直流伺服環(huán)路；主斬波放大電路、負反饋回路、一階直流伺服環(huán)路、二階直流伺服環(huán)路均為雙端輸入雙端輸出的四端口網(wǎng)絡；主斬波放大電路與負反饋回路并聯(lián)構成閉環(huán)斬波放大器，主斬波放大電路用于提供高的開環(huán)增益，負反饋回路用于提供穩(wěn)定的閉環(huán)增益；一階直流伺服環(huán)路與主斬波放大電路并聯(lián)，一階直流伺服環(huán)路用于提供斬波放大器的頻率補償；二階直流伺服環(huán)路與主斬波放大電路并聯(lián)，二階直流伺服環(huán)路用于提供下限截止頻率和快的阻帶衰減速率。本發(fā)明阻帶衰減速率為40dB/十倍頻，滿足分離LFP和AP信號的阻帶衰減要求。

技術領域

本技術屬于生物電子領域，具體設計一種采用并聯(lián)直流伺服環(huán)路對斬波放大器進行頻率補償?shù)难a償電路。

背景技術

腦電信號提取電路中的前置放大器常采用斬波放大器。感興趣的腦電信號包括局部場電位(Local field potential，LFP)信號和動作電位(Action potential，AP)信號等。局部場電位信號的頻率范圍為0.5Hz～200Hz，動作電位信號的頻率范圍為200Hz～5kHz。為了抑制電極引起的直流漂移(Electrode DC offset,EDO)以及從腦電信號中分離LFP和AP，斬波放大器的下限截止頻率需要在一個極低的頻率(0.1Hz～0.5Hz)和一個較高的頻率(200Hz～300Hz)之間進行切換。這一功能可以通過在斬波放大器中加入直流伺服環(huán)路(DCservo loop，DSL)來實現(xiàn)。但是，現(xiàn)有的DSL存在著以下兩個缺點：1)若采用單個一階直流伺服回路，其阻帶衰減速率只有20dB/10倍頻，在提取AP信號時，不能完全濾除LFP信號產(chǎn)生的影響，易使LFP和AP信號發(fā)生混疊；2)對于AP信號，若采用單個二階直流伺服回路，雖然阻帶衰減速率達到40dB/10倍頻(滿足分離提取LFP與AP的要求)，但是，此時斬波放大器的系統(tǒng)極點為一對共軛極點且分布在S域的虛軸上，其品質(zhì)因數(shù)為無窮大，導致AP信號的幅頻響應在下限截止頻率處存在尖峰，使得斬波放大器的幅頻響應在下限截止頻率處不能平滑地過渡到中頻帶。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決和克服上述兩項現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種斬波放大器頻率補償電路。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術方案：

一種斬波放大器頻率補償電路，包括：主斬波放大電路、負反饋回路、一階直流伺服環(huán)路、二階直流伺服環(huán)路；所述主斬波放大電路、負反饋回路、一階直流伺服環(huán)路、二階直流伺服環(huán)路均為雙端輸入雙端輸出的四端口網(wǎng)絡；

所述主斬波放大電路與所述負反饋回路并聯(lián)構成閉環(huán)斬波放大器，所述主斬波放大電路用于提供高的開環(huán)增益，所述負反饋回路用于提供穩(wěn)定的閉環(huán)增益；

所述一階直流伺服環(huán)路與所述主斬波放大電路并聯(lián)，所述一階直流伺服環(huán)路用于提供斬波放大器的頻率補償；

所述二階直流伺服環(huán)路與所述主斬波放大電路并聯(lián)，所述二階直流伺服環(huán)路用于提供下限截止頻率和快的阻帶衰減速率。

進一步地，所述主斬波放大電路包括：依次級聯(lián)的全差分斬波開關、差分電容、全差分運算放大器和全差分斬波開關；

所述負反饋回路、一階直流伺服環(huán)路和二階直流伺服環(huán)路分別與所述全差分運算放大器和全差分斬波開關組成的級聯(lián)網(wǎng)絡并聯(lián)。

進一步地，所述負反饋回路包括：依次級聯(lián)的全差分斬波開關和差分電容。

進一步地，所述一階直流伺服環(huán)路包括：依次級聯(lián)的有源全差分積分器、全差分斬波開關和差分電容。

進一步地，所述二階直流伺服環(huán)路包括：依次級聯(lián)的有源全差分積分器、有源全差分積分器、全差分斬波開關和差分電容。

本發(fā)明的一種斬波放大器頻率補償電路，具有如下優(yōu)點和有益效果：