[实用新型]一种运算放大器动态供电电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及测试测量、计算机、通讯等领域的信号调理，具体涉及一种运算放大器动态供电电路。

背景技术

在测试测量、计算机、通讯等领域都需要对信号进行调理，调理电路中使用最多的就是集成运算放大器，集成运放通常用直流电压源进行供电。集成运放的频率响应和瞬态响应在大信号输入时，运放将工作到非线性区域，通常它的输入级会产生瞬时饱和或截至现象，因而运放内部常会增加补偿电容。由于集成运放内部的补偿电容，各级BJT间的极间电容和杂散电容等，使得运放在输入大信号的瞬变过程中，输出电压只有在电路的电容被充电后才随输入电压做线性变化，这样限制了运放的转换速率。同样，芯片厂商为了获得高转换速率的运放，在运放内部则需要提供更大的充电电流，这样的结果是高转换速率的运放需要具有大的静态电流，消耗更大的功率，这也限制了高转换速率的运算放大器供电电压不能太大，输入电压范围做不高。

另一方面运放的噪声与供电电流和电压息息相关，大的电流和电压都会引入更多的噪声，这就预示着高转换速率的运放具有更大的噪声。因此，采用常规集成运放实现高带宽、大信号的高精度信号调理，噪声会成为一个问题。

交流耦合输入的信号，输入源阻抗高，使得集成运放内部补偿电容、极间电容和杂散电容上的残余电压不易泄放，对于不同频率的大信号，经过目前市场上使用的运放采用常规电路调理，则会存在不同的直流电压偏移。

发明内容

针对以上集成运算放大器的自身局限性，本实用新型提出一种运算放大器动态供电电路，该供电电路能使集成运放的供电电压跟随输入信号变化，并与输入信号保持恒定压差，以减小运放内部电容对高带宽，大信号调理过程的影响；采用该供电方法，可选用低转换速率，低噪声集成运放实现大信号、高带宽的信号调理，即降低了功耗，减小了噪声，又解决了大信号交流耦合直流偏移的问题。

本实用新型的技术解决方案是：

一种与输入信号成固定压差的运算放大器动态供电电路，其特征在于：包括信号输入单元、增益调节单元和电源，所述信号输入单元与增益调节单元连接，所述信号输入单元与增益调节单元之间设有相互连接的输入信号叠加单元、供电电压控制单元及功率驱动单元，所述电源与供电电压控制单元及功率驱动单元分别连接。

上述信号输入单元由隔直电容C7串联接地电阻R12构成的高通滤波器形成输入信号的交流耦合输入方式，由与隔直电容C7并联的拨码开关或模拟开关或继电器J1实现输入信号的直流耦合输入方式，由电阻R17串联接地电容C8构成的低通滤波器对输入信号进行滤波处理后送入增益调节单元。

上述增益调节单元为基于运放的各种形式放大电路；包括正向输入放大电路、反向输入放大电路或由仪表放大器构成的放大电路，该增益调节单元的供电电压由输入信号叠加单元、供电电压控制单元及功率驱动单元控制。

上述输入信号叠加单元由三个分立器件Q1、Q2和Q11构成；所述分立器件Q1为双极型晶体管或场效应管构成射随器或漏极输出器，所述分立器件Q1的输出V3_OUT跟随输入信号V3_IN的变化而变化；所述分立器件Q2和分立器件Q11用于与后级电路供电电压控制单元进行级联，所述分立器件Q11与分立器件Q2的e极电压V3_OUT1和V3_OUT2，分别与V3_OUT具有一个PN结的固定压差，并随着输入信号V3_IN变化而变化。

上述分立器件Q1以及分立器件Q2、分立器件Q11的供电与增益调节单元的供电电压相同。

上述供电电压控制单元的电路为正负电源供电的恒流源电路。

所述恒流源电路涉及三个电流值I1、I2和I3；所述电流值I1由电源供电电压和依次串联连接的电阻R1、分立器件Q4、电阻R14、分立器件Q8及电阻R10确定；所述电流值I2由I1、电阻R1和R2确定；所述电流值I3由I1、电阻R10和R11确定；选定了R1、R14、R10、R2、R11的阻值，则I1、I2和I3为固定常数值；

所述与输入电压V3_OUT1和输入电压V3_OUT2对应的输出电压分别为输出电压V5_OUT1和输出电压V5_OUT2；

所述输出电压V5_OUT1由输入电压V3_OUT1、I2和电阻R4确定；所述输出电压V5_OUT2由输入电压V3_OUT2、I3和电阻R8确定；确定了R4和R8的阻值，V5_OUT1和V5_OUT2则随V3_OUT1和V3_OUT2的变化而变化，即随输入信号变化；改变R4和R8的阻值也可调整V5_OUT1和V5_OUT2的电压；