儀表放大器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及高精度測量技術領域，更具體地說，涉及儀表放大器。
【背景技術】
[0002]儀表放大器作為一種用來放大微弱差值信號的高精度放大器，被廣泛應用在電子秤、壓力測量、血液分析、血壓計、氣體分析和測量、電能分析和計量等高精度測量領域。
[0003]圖1示出了一種現有的儀表放大器，它借助兩個單端輸出的運算放大器Avl?Av2以及三個電阻R0?R2實現設定的閉環增益放大功能，具有放大增益可編程、低溫漂、高輸入阻抗、高共模抑制能力等特性，但是存在以下不足:
[0004]其一，采用兩個運算放大器的電路設計，使得所述儀表放大器在成本和功耗上都比較高。其二，儀表放大器的放大增益是由三個電阻R0?R2決定的，電阻自身具有熱噪聲，阻值越大熱噪聲值就越大；要實現儀表放大器的低噪聲設計，就要采用低阻值的電阻，但是電阻阻值越低對兩個運算放大器Avl?Av2的驅動能力要求就越高，儀表放大器的功耗也就越大。
【發明內容】
[0005]有鑒于此，本發明提供一種儀表放大器，以在降低儀表放大器功耗的同時，實現儀表放大器的低噪聲、低成本設計。
[0006]一種儀表放大器，包括電容反饋結構的閉環放大器、輸入電容充電模塊、反饋電容放電模塊、噪聲分離模塊以及邏輯控制器，其中:
[0007]所述電容反饋結構的閉環放大器包括:全差分運算放大器、設置在所述全差分運算放大器的正輸入端的第一輸入電容、設置在所述全差分運算放大器的負輸入端的第二輸入電容、連接所述全差分運算放大器的負輸出端與其正輸入端的第一反饋電容，以及連接所述全差分運算放大器的正輸出端與其負輸入端的第二反饋電容；
[0008]所述輸入電容充電模塊與所述第一輸入電容和所述第二輸入電容相連，用于周期性地對所述第一輸入電容和所述第二輸入電容進行充電；
[0009]所述反饋電容放電模塊與所述第一反饋電容和所述第二反饋電容相連，用于周期性地對所述第一反饋電容和所述第二反饋電容進行放電；
[0010]所述噪聲分離模塊設置在所述電容反饋結構的閉環放大器的輸入輸出側，用于利用斬波調制技術實現信號與噪聲的分離；
[0011]所述邏輯控制器分別與所述輸入電容充電模塊、所述反饋電容放電模塊和所述噪聲分離模塊相連接，用于控制各個模塊工作。
[0012]其中，所述輸入電容充電模塊包括:
[0013]連接所述第一輸入電容的第一極板與第一直流源的第一開關，其中，所述第一直流源的輸出電壓等于儀表放大器的信號共模電壓；
[0014]連接所述第一輸入電容的第二極板與第二直流源的第二開關，其中，所述第二直流源的輸出電壓等于所述全差分運算放大器的共模輸入電壓；
[0015]連接所述第二輸入電容的第一極板與所述第一直流源的第三開關；
[0016]連接所述第二輸入電容的第二極板與所述第二直流源的第四開關；
[0017]一端連接所述第一開關與所述第一輸入電容的連接點，另一端連接所述儀表放大器的正輸入端的第五開關；
[0018]以及一端連接所述第三開關與所述第二輸入電容的連接點，另一端連接所述儀表放大器的負輸入端的第六開關。
[0019]其中，所述反饋電容放電模塊包括:
[0020]并聯在所述第一反饋電容兩端的第七開關；
[0021]并聯在所述第二反饋電容兩端的第八開關；
[0022]一端連接所述第二開關與所述第一輸入電容的連接點，另一端連接所述全差分運算放大器的正輸入端的第九開關；
[0023]以及一端連接所述第四開關與所述第二輸入電容的連接點，另一端連接所述全差分運算放大器的負輸入端的第十開關。
[0024]其中，所述噪聲分離模塊包括:
[0025]連接所述儀表放大器的正輸入端與所述第五開關的第十一開關；
[0026]連接所述儀表放大器的正輸入端與所述第六開關的第十二開關；
[0027]連接所述儀表放大器的負輸入端與所述第五開關的第十三開關；
[0028]連接所述儀表放大器的負輸入端與所述第六開關的第十四開關；
[0029]連接所述儀表放大器的負輸出端與所述全差分運算放大器的負輸出端的第十五開關;
[0030]連接所述儀表放大器的負輸出端與所述全差分運算放大器的正輸出端的第十六開關;
[0031]連接所述儀表放大器的正輸出端與所述全差分運算放大器的負輸出端的第十七開關;
[0032]以及連接所述儀表放大器的正輸出端與所述全差分運算放大器的正輸出端的第十八開關。
[0033]其中，所述邏輯控制器包括第一時鐘、第二時鐘、第三時鐘和第四時鐘，其中:
[0034]所述第一時鐘和所述第二時鐘為一對反相不交疊時鐘；
[0035]所述第三時鐘和所述第四時鐘為一對反相不交疊時鐘；
[0036]所述第一時鐘用于同時控制所述第一開關、所述第二開關、所述第三開關、所述第四開關、所述第七開關和所述第八開關的通斷；
[0037]所述第二時鐘用于同時控制所述第五開關、所述第六開關、所述第九開關和所述第十開關的通斷；
[0038]所述第三時鐘用于同時控制所述第十一開關、所述第十四開關、所述第十五開關和所述第十八開關的通斷；
[0039]所述第四時鐘用于同時控制所述第十二開關、所述第十三開關、所述第十六開關和所述第十七開關的通斷。
[0040]其中，所述第一輸入電容和所述第二輸入電容均為可調電容。
[0041]其中，所述噪聲包括KT/C噪聲。
[0042]從上述的技術方案可以看出，本發明借助一個全差分運算放大器和四個電容實現設定的閉環增益放大功能，同時，利用輸入電容充電模塊和反饋電容放電模塊克服引入電容后可能出現的全差分運算放大器輸入共模電壓不穩定以及輸出飽和問題，并借助噪聲分離模塊實現信號與噪聲的分離；相較于現有技術，電容沒有熱噪聲的困擾，且運算放大器的使用數量更少，因此本發明在降低儀表放大器功耗的同時，實現了儀表放大器的低噪聲、低成本設計，提高了儀表放大器的性能。
【附圖說明】
[0043]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的同時，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
[0044]圖1為現有技術公開的一種儀表放大器結構意圖；
[0045]圖2為本發明實施例公開的一種儀表放大器結構意圖；
[0046]圖3為本發明實施例公開的一種電容反饋結構的閉環放大器結構示意圖；
[0047]圖4為本發明實施例公開的第一時鐘PH1、第二時鐘PH2、第三時鐘CK1和第四時鐘CK2的波形圖。
【具體實施方式】
[0048]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動同時所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0049]參見圖2,本發明實施例公開了一種儀表放大器，以在降低儀表放大器功耗的同時，實現儀表放大器的低噪聲、低成本設計，包括:電容反饋結構的閉環放大器100、輸入電容充電模塊200、反饋電容放電模塊300、噪聲分離模塊400以及邏輯控制器。其中:
[0050]電容反饋結構的閉環放大器100包括:全差分運算放大器Αν、設置在全差分運算放大器Αν的正輸入端的第一輸入電容CO、設置在全差分運算放大器Αν的負輸入端的第二輸入電容C1、連接全差分運算放大器Αν的負輸出端與其正輸入端的第一反饋電容C2，以及連接全差分運算放大器Αν的正輸出端與其負輸入端的第二反饋電容C3 ；
[0051]輸入電容充電模塊200與第一輸入電容C0和第二輸入電容C1相連，用于周期性地對第一輸入電容C0和第二輸入電容C1進行充電；
[0052]反饋電容放電模塊300與第一反饋電容C2和第二反饋電容C3相連，用于周期性地對第一反饋電容C2和第二反饋電容C3進行放電；
[0053]噪聲分離模塊400設置在電容反饋結構的閉環放大器100的輸入輸出側，用于利用斬波調制技術實現信號與噪聲的分離；
[0054]所述邏輯控制器分別與輸入電容充電模塊200、反饋電容放電模塊300和噪聲分離模塊400相連接，用于控制各個模塊工作。
[0055]本實施例借助1個全差分運算放大器和4個電容實現設定的閉環增益放大功能，同時，利用輸入電容充電模塊200和反饋電容放電模塊300克服弓I入電容后可能出現的全差分