[发明专利]一种微弱信号放大器

说明书

本发明提供的一种微弱信号放大器，包括：第一放大电路、第二放大电路；第一放大电路为全差分负反馈电路，其通过两个差分输入端接收一组差分信号；第二放大电路为差分输入单端输出的负反馈电路，其用于将经第一放大电路放大后的信号进行二次放大并转换成单端信号。采用两极放大结构，一方面可以抑制共模噪声，另一方面通过在两级放大器之间加入交流耦合电路，可以有效解决消放大器输入端固有直流偏置在大增益时对信号的影响，经前置放大后的信号以单端形式输出，可以减少接口线缆数量。本发明的前置放大器可将超声检测应用中接收换能器接收到的非常微弱无法分辨的超声信号提取放大出来，在类似的微弱信号检测领域也具有一定的通用性。

技术领域

本发明涉及超声检测技术领域,尤其涉及一种微弱信号放大器。

背景技术

在超声检测的一些应用中，有时信号非常微弱，在经过高声衰减材料后或者经过多次界面反射以后，接收到的超声信号幅度有时只有几十个微伏。前置放大器的作用是与接收换能器封装在一起，在前端完成对微弱信号的放大与处理，减小换能器与仪器之间信道通路引入噪声对信号质量的影响。由上可知，微弱信号前置放大器要做到：低噪声、高增益(60dB以上)、接口简单、体积小便于集成。

专利“超声波流量计的高输入阻抗差动前置放大器电路”(专利号为“CN200810052768.8”)中描述的前置放大器方案也适用于放大超声信号，但其采用了一级全差分放大器的结构，使得放大器输出需要两路信号线，接口较为复杂；另外，当实现较大增益时(比如60dB)对运放输入端的直流偏置要求较高，容易饱和，影响信号的正常放大；超声换能器的带宽有限，前置放大器应与之对应，具备带通滤波器功能，降低噪声水平，但该专利中并未提及。

专利“一种前置放大器”(申请号为201810667736.2)中描述的前置放大器采用的是单端结构(即单端输入，单端输出)，没有充分的利用超声换能器差分输出信号的特点，不具备抑制共模噪声的功能；另外，该专利中提及的放大电路基本元件是分立元件晶体管，这样不便于集成及噪声控制。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种微弱信号放大器。

本发明申请提供的一种微弱信号前置放大器，包括：第一放大电路、第二放大电路

第一放大电路，为全差分负反馈电路，其通过两个差分输入端接收一组差分信号并对该差分信号进行放大；

第二放大电路，为差分输入单端输出的负反馈电路，其用于将经第一放大电路放大后的信号进行二次放大并转换成单端信号。

可选地，所述放大器还包括：滤波器；

所述滤波器，用于对经第二放大电路放大的信号进行滤波降噪处理。

可选地，所述滤波器为二阶LC带通滤波器。

可选地，所述放大器还包括：输出缓冲电路；

所述输出缓冲电路，包括单端信号跟随器。

可选地，所述输出缓冲电路通过第十一电阻连接到输出端口；

所述第十一电阻为输出匹配电阻，用于匹配同轴线缆和下级电路系统。

可选地，所述放大器还包括第一保护电路和第二保护电路；所述第一放大电路的两个差分输入端分别通过第一保护电路和第二保护电路连接到两个输入端口。

可选地，所述第一放大电路包括：第一放大器、第二放大器

第一放大器的同向输入端通过第一保护电路连接到第一输入端口，第一放大器反向输入端通过第五电阻连接到第一放大器的输出端，通过第三电阻和第四电阻与第二放大器的反向输入端连接，第三电阻和第四电阻相连的一端通过第一电容接地；第二放大器的反向输入端通过第六电阻连接到第二放大器的输出端，第二放大器的同向输入端通过第二保护电路连接到第二输出端口。