[发明专利]一种电容耦合斩波调制仪表放大器

说明书

本发明公开了一种电容耦合斩波调制仪表放大器，包括斩波输入电路、双斩波运算放大器以及斩波反馈电路。双斩波运算放大器包括双斩波放大级和米勒补偿放大级。斩波输入电路连接输入端和双斩波放大级，米勒补偿放大级连接双斩波放大级和输出端，斩波反馈电路连接输出端和双斩波放大级的输入。双斩波放大级实现对输入斩波信号的解调和再调制，使得放大器的斩波频率和斩波输入电路的斩波频率分离。斩波输入电路的斩波频率和输入阻抗成反比，从而可采用较低的输入斩波频率实现大的输入阻抗，采用高于闪烁噪声拐点频率的放大器斩波频率实现低噪声。

技术领域

本发明涉及一种仪表放大器，特别涉及一种电容耦合斩波调制仪表放大器。

背景技术

电容耦合仪表放大器，得益于其增益为电容的比值，以高精度、低噪声、低功耗、免校准的优点，在高精度的计量监测领域应用广泛，包括电力领域的计量芯片、生物医疗领域的传感器芯片等均广泛使用。

仪表放大器要求输入阻抗足够大，以降低对被测信号带来的误差。现有的斩波调制电容耦合仪表放大器，输入斩波频率和放大器的斩波频率为相同的频率。输入斩波频率和输入阻抗成反比，而放大器的斩波频率要高于闪烁噪声的拐点频率才能实现低噪声。输入斩波频率和放大器的斩波频率相同，则无法在不影响噪声性能的同时实现大的输入阻抗。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有方案不能同时保证大的输入阻抗和低噪声的不足，提供一种新型的电容耦合斩波调制仪表放大器。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种电容耦合斩波调制仪表放大器，其特征在于，包括斩波输入电路、双斩波运算放大器以及斩波反馈电路，双斩波运算放大器包括双斩波放大级和米勒补偿放大级，斩波输入电路的输入端连接总的信号输入端，斩波输入电路的输出端连接双斩波放大级的输入端，米勒补偿放大级输入端连接双斩波放大级的输出端，米勒补偿放大级输出端作为总的信号输出端，斩波反馈电路连接米勒补偿放大级输出端和双斩波放大级的输入端。

一种可能的设计中，斩波输入电路包括第一斩波器CH1、第一输入电容C1和第二输入电容C2，斩波反馈电路包括第二斩波器CH2、第一反馈电容C3和第二反馈电容C4，总的信号输入端的正端和负端分别连接至第一斩波器CH1的正输入端和负输入端，第一斩波器CH1的正输出端连接至第一输入电容C1的一端，第一输入电容C1的另一端连接至双斩波运算放大器的正输入端，第一斩波器 CH1的负输出端连接至第二输入电容C2的一端，第二输入电容C2的另一端连接至双斩波运算放大器的负输入端，双斩波运算放大器的正输出端和负输出端分别连接至第二斩波器 CH2的正输入端和负输入端，第二斩波器CH2的正输出端和负输出端分别连接至第一反馈电容C3的一端和第二反馈电容C4的一端，第一反馈电容C3的另一端连接至双斩波运算放大器的负输入端，第二反馈电容C4的另一端连接至双斩波运算放大器的正输入端；

第一斩波器CH1和第二斩波器CH2的时钟信号为相同的周期性的时钟信号CLK_CH1，第一斩波器CH1将输入信号调制到斩波频率附近，双斩波运算放大器将斩波频率附近的信号进行放大，同时进行斩波解调，恢复信号到输入信号本来的频段，第二斩波器CH2将输出信号斩波调制到斩波频率附近，经过第一反馈电容C3、第二反馈电容C4反馈到双斩波运算放大器的输入端，形成负反馈。

一种可能的设计中，第一输入电容C1和第二输入电容C2容值相同，第一反馈电容C3和第二反馈电容C4的容值相同，放大器的增益为C1/C3。

一种可能的设计中，所述双斩波运算放大器中的双斩波放大级包括第三斩波器CH3、第四斩波器CH4和第一跨导电路Gm1，米勒补偿放大级包括第二跨导电路Gm2、第一米勒补偿电容C5和第二米勒补偿电容C6。