一種增益隨時(shí)間變化的信號(hào)放大電路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種增益隨時(shí)間變化的信號(hào)放大電路，可變電阻接入放大器的輸入環(huán)節(jié)或反饋環(huán)節(jié)，可變電阻的阻值大小受充放電電容上的電壓所控制，可變電阻可由場(chǎng)效應(yīng)管來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可由其它具有可變電阻特性的半導(dǎo)體器件實(shí)現(xiàn)，場(chǎng)效應(yīng)管具有可變電阻區(qū)，工作在可變電阻區(qū)的場(chǎng)效應(yīng)管其漏極、源極之間的等效電阻受柵源電壓的控制，充放電電容由外部信號(hào)控制其充放電，當(dāng)其充電或放電時(shí)，電容兩端的電壓會(huì)隨時(shí)間的變化而增大或減小，這樣受控于此電壓的可變電阻之阻值會(huì)隨之發(fā)生變化，由于可變電阻接于放大器的輸入環(huán)節(jié)或反饋環(huán)節(jié)，因此放大器的增益也會(huì)隨時(shí)間的變化增大或減小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、能夠滿足檢測(cè)需要的增益隨時(shí)間變化的需求。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種增益隨時(shí)間變化的信號(hào)放大電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電子電路【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種通過(guò)可變?cè)鲆鎭?lái)放大輸入信號(hào)的可變?cè)鲆娣糯箅娐贰?br> 【背景技術(shù)】
[0002]在一些信號(hào)檢測(cè)領(lǐng)域，被測(cè)量的信號(hào)隨時(shí)間的延長(zhǎng)，其信號(hào)幅值快速衰減或增大。如采用時(shí)差法測(cè)量距離的微波信號(hào)、超聲波信號(hào)，信號(hào)從傳感器向外發(fā)出并被介質(zhì)表面反射回傳感器，電子單元對(duì)信號(hào)從發(fā)出到重新被接收的時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)，再根據(jù)信號(hào)在空間的傳播速度來(lái)計(jì)算出被測(cè)距離。對(duì)于確定能量的發(fā)射信號(hào)，被測(cè)距離越近，傳播的時(shí)間越短，反射回的信號(hào)越強(qiáng)；距離越遠(yuǎn)，傳播的時(shí)間越長(zhǎng)，反射回的信號(hào)越弱，并且呈指數(shù)方式衰減。采用固定放大倍數(shù)的信號(hào)放大電路不能適應(yīng)這種信號(hào)的變化。需要增益隨時(shí)間可變的放大電路來(lái)適應(yīng)這種隨時(shí)間的延長(zhǎng)而幅值變化(衰減或增大)的信號(hào)。
[0003]公知的放大這種隨時(shí)間變化的信號(hào)放大電路，其增益控制通常是采用AGC自動(dòng)增益控制方式，或者采用數(shù)字可編程增益放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的可變?cè)鲆娣糯?。采用AGC自動(dòng)增益控制的放大電路其原理框圖如圖1所示。根據(jù)圖1，AGC電路構(gòu)成環(huán)節(jié)較多，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能的電路比較復(fù)雜，同時(shí)如果要求其具有較大的增益變化范圍時(shí)，需要增加放大級(jí)數(shù)，從而電路更加復(fù)雜，其他的性能指標(biāo)也會(huì)出現(xiàn)變化。
[0004]另一種可采用的方式是使用數(shù)字可編程增益控制放大器，其電路構(gòu)成簡(jiǎn)單，控制方便。但不足之處是這種電路的增益范圍小，同時(shí)其工作頻率、轉(zhuǎn)換速率往往也不能滿足實(shí)際檢測(cè)的需要。如時(shí)差法檢測(cè)發(fā)出的信號(hào)通常是脈沖調(diào)制信號(hào)，要求放大器具有較高的信號(hào)轉(zhuǎn)換速率，常見(jiàn)的數(shù)字可編程增益控制放大器在這一指標(biāo)上是難以滿足需要的。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]為解決現(xiàn)有信號(hào)放大電路存在的上述不足，本實(shí)用新型提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)的滿足檢測(cè)需要的增益隨時(shí)間變化的可變?cè)鲆嫘盘?hào)放大電路。
[0006]本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是:
[0007]方案一，一種增益隨時(shí)間變化的信號(hào)放大電路，包含有放大器(Al)、充放電電容(Cl)和可變電阻(RTl)，可變電阻(RTl)接入放大器(Al)的反饋環(huán)節(jié)，可變電阻(RTl)的阻值大小由充放電電容(Cl)上的電壓控制。
[0008]所述可變電阻(RTl)可由具有可變電阻特性的半導(dǎo)體器件實(shí)現(xiàn)。
[0009]所述具有可變電阻特性的半導(dǎo)體器件可由場(chǎng)效應(yīng)管實(shí)現(xiàn)，場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與充放電電容(Cl)的一端直接相連或通過(guò)電阻等器件間接相連，實(shí)現(xiàn)控制可變電阻的功能。
[0010]所述充放電電容(Cl)可由外部高低電平信號(hào)控制其充放電。
[0011]所述放大器(Al)、充放電電容(Cl)和可變電阻(RTl)可以采用如下連接方式實(shí)現(xiàn)本技術(shù)方案:充放電電容(Cl) 一端接地或通過(guò)電阻等器件接地，另一端與可變電阻(RTl)的控制端直接相接或通過(guò)電阻等器件間接相接；充放電電容(Cl)還連接電阻(R3)和電阻(R4)，電阻(R3)的另一端連接外部控制電壓Vctrl，電阻(R4)的另一端接負(fù)電壓，可變電阻(RTl)串接電阻(R2)構(gòu)成的放大器Al的反饋環(huán)節(jié)并聯(lián)于放大器Al的輸入端和輸出端之間。
[0012]方案二，一種增益隨時(shí)間變化的信號(hào)放大電路，包含有放大器(A2)、充放電電容(C2)和可變電阻，可變電阻接入放大器(A2)的輸入環(huán)節(jié)，可變電阻的阻值大小由充放電電容(C2)上的電壓控制。
[0013]所述可變電阻可由具有可變電阻特性的半導(dǎo)體器件實(shí)現(xiàn)。
[0014]所述具有可變電阻特性的半導(dǎo)體器件可由場(chǎng)效應(yīng)管(T2)實(shí)現(xiàn)，場(chǎng)效應(yīng)管(T2)的柵極與充放電電容(C2)的一端直接相連或通過(guò)電阻等器件間接相連。
[0015]所述充放電電容(C2)可由外部高低電平信號(hào)控制其充放電。
[0016]所述放大器(A2)、充放電電容(C2)和作為可變電阻的場(chǎng)效應(yīng)管(T2)可以采用如下連接方式實(shí)現(xiàn)本技術(shù)方案:充放電電容(C2) —端接地或通過(guò)電阻等器件接地，另一端與場(chǎng)效應(yīng)管(T2)的柵極直接相接或通過(guò)電阻等器件間接相接，場(chǎng)效應(yīng)管(T2)的源極接地或通過(guò)電阻接地，場(chǎng)效應(yīng)管(T2)的漏極與電阻(R6)、電阻(R7)相接，電阻(R6)的另一端與輸入信號(hào)端連接，電阻(R7)的另一端接入放大器(A2)的反向輸入端，電阻(R8)為放大器(A2)的反饋電阻，充放電電容(C2)的一端同時(shí)與電阻(R9)、電阻(RlO)和電阻(Rll)相接，電阻(R9)另一端連接外部控制電壓Vctrl，電阻(RlO)的一端與電阻(R9)、電阻(R11)、充放電電容(C2)相接，電阻(RlO)另一端接負(fù)電壓。在本方案中，作為可變電阻的場(chǎng)效應(yīng)管(T2)接入到放大器(A2)的輸入環(huán)節(jié)。
[0017]本實(shí)用新型的增益隨時(shí)間變化的信號(hào)放大電路，可變電阻接入放大器的反饋環(huán)節(jié)或輸入環(huán)節(jié)，可變電阻的阻值大小受充放電電容上的電壓所控制，充放電電容由外部信號(hào)控制其充放電，當(dāng)其充電或放電時(shí)，電容兩端的電壓會(huì)隨時(shí)間的變化而增大或減小，這樣受控于此電壓的可變電阻之阻值會(huì)隨之發(fā)生變化，由于可變電阻接于放大器的輸入環(huán)節(jié)或反饋環(huán)節(jié)，因此放大器的增益也會(huì)隨時(shí)間的變化增大或減小，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、能夠滿足檢測(cè)需要的增益隨時(shí)間變化的需求。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是AGC自動(dòng)增益控制放大電路原理框圖。
[0019]圖2是本實(shí)用新型具體實(shí)施例充放電電容上的電壓及控制信號(hào)波形圖。
[0020]圖3是本實(shí)用新型具體實(shí)施例一的電路圖。
[0021]圖4是本實(shí)用新型具體實(shí)施例二的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]根據(jù)前面所述的本實(shí)用新型的方案一和方案二，提出2個(gè)優(yōu)選的具體實(shí)施例(非限定的)，具體詳述如下。
[0023]具體實(shí)施例一
[0024]如圖3所示，包含有放大器Al、輸入電阻R1、充放電電容Cl，由R2和可變電阻RTl構(gòu)成放大器Al的反饋環(huán)節(jié)，沖放電電容Cl 一端接地，另一端分別與電阻R3、R4、R5相接，電阻R5的另一端與可變電阻RTl的控制端相接；電阻R3的另一端接外部控制電壓Vctrl，電阻R4的另一端接_5v電壓。在本實(shí)施例中，設(shè)Cl = IuF,R3 = R4 = IOOkQ ,R5 = 50kQ。如圖2所示，控制電壓Vctrl的高低變化將使電容Cl處于充放電狀態(tài)，Cl上的電壓會(huì)發(fā)生從高到低、從低到高的變化。Cl上的電壓通過(guò)電阻R5作用到可變電阻RTl的控制端，從而使可變電阻RTl的阻值發(fā)生變化，其變化的函數(shù)關(guān)系可表示為RTl = f (⑶1)，⑶I為Cl兩端的電壓。本實(shí)施例放大電路的增益為
[0025]AV = V0/Vi = -(R2+RT1)/R1
[0026]圖3中的可變電阻可由N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管實(shí)現(xiàn)，場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與電阻R2相連，場(chǎng)效應(yīng)管的源極接到放大器Al的輸出端，場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與電阻R5相連。
[0027]由此可知，本實(shí)施例放大電路的增益受可變電阻的阻值影響，而可變電阻的阻值受控于電容Cl上的電壓，Cl上的電壓由于Cl的充放電而隨時(shí)間變化，因此本電路為一個(gè)增益隨時(shí)間變化而增大或減小的信號(hào)放大電路。電容Cl上的電壓變化快慢由Cl容量及電阻R3、R4的阻值決定。
[0028]本實(shí)施例中，放大器Al應(yīng)根據(jù)輸入信號(hào)的特點(diǎn)(如帶寬)適當(dāng)選取。
[0029]本實(shí)施例中，僅在基本的放大電路中增加了可變電阻、充放電電容等少量的、基礎(chǔ)元件，通過(guò)外部控制電容的充放電，即實(shí)現(xiàn)了放大器的增益隨時(shí)間可變的功能要求。
[0030]具體實(shí)施例二
[0031 ] 本實(shí)施例的放大電路如圖4所示，包含有放大器A2、充放電電容C2，和由N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管T2實(shí)現(xiàn)的可變電阻，由場(chǎng)效應(yīng)管實(shí)現(xiàn)的可變電阻接在放大器的輸入環(huán)節(jié)，場(chǎng)效應(yīng)管T2的源極接地(也可通過(guò)電阻接地)，T2的漏極與電阻R6、R7相接，輸入信號(hào)通過(guò)R6接入，電阻R7的另一端接入放大器A2反相端，R8為放大器A2的反饋電阻；充放電電容C2一端接地，另一端同時(shí)與電阻R9、RIO、Rll相接，電容C2上的電壓通過(guò)電阻Rll作用到場(chǎng)效應(yīng)管T2的柵極，外部控制電壓Vctrl由電阻R9進(jìn)入，電阻RlO的一端與R9、Rll、C2相接，電阻RlO另一端接-5v電壓。在本實(shí)施例中，設(shè)Cl = 470nF, R3 = R4 = 82kΩ , R5 =50k Ω。
[0032]如圖2所示，控制電壓Vctrl的高低變化將使電容C2處于充放電狀態(tài)，C2上的電壓會(huì)發(fā)生從高到低、從低到高的變化。場(chǎng)效應(yīng)管漏極與源極之間的等效電阻RT2也隨之變化。本實(shí)施例放大電路的增益為
[0033]AV = V0/Vi = - (R8/R7).RT2/ (R6+RT2)
[0034]由上面的增益公式可知，可變電阻RT2越大，放大器的增益越大，而可變電阻RT2受電容C2上的電壓所控隨時(shí)間變化，因此放大器的增益也隨時(shí)間變化。
[0035]通過(guò)以上兩個(gè)實(shí)施例對(duì)實(shí)用新型內(nèi)容的實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行了細(xì)致的描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員知悉，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，可以對(duì)這些特征和實(shí)施例進(jìn)行各種改變或等效替換。另外，在本實(shí)用新型的教導(dǎo)下，可以對(duì)這些特征和實(shí)施例進(jìn)行修改以適應(yīng)具體的情況及材料而不會(huì)脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。因此，本實(shí)用新型不受此處所公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制，所有落入本申請(qǐng)的權(quán)利要求范圍內(nèi)的實(shí)施例都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種增益隨時(shí)間變化的信號(hào)放大電路，其特征在于:包含有放大器(Al)、充放電電容(Cl)和可變電阻(RTl)，可變電阻(RTl)接入放大器(Al)的反饋環(huán)節(jié)，可變電阻(RTl)的阻值大小由充放電電容(Cl)上的電壓控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增益隨時(shí)間變化的信號(hào)放大電路，其特征在于:所述可變電阻(RTl)為具有可變電阻特性的半導(dǎo)體器件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種增益隨時(shí)間變化的信號(hào)放大電路，其特征在于:所述半導(dǎo)體器件為場(chǎng)效應(yīng)管，場(chǎng)效應(yīng)管的柵極與充放電電容(Cl)的一端直接相連或通過(guò)電阻等器件間接相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種增益隨時(shí)間變化的信號(hào)放大電路，其特征在于:所述充放電電容(Cl)的充放電由外部高低電平信號(hào)控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種增益隨時(shí)間變化的信號(hào)放大電路，其特征在于:充放電電容(Cl) 一端接地或通過(guò)電阻等器件接地，另一端與可變電阻(RTl)的控制端直接相接或通過(guò)電阻等器件間接相接；充放電電容(Cl)還連接電阻(R3)和電阻(R4)，電阻(R3)的另一端連接外部控制電壓Vctrl，電阻(R4)的另一端接負(fù)電壓，可變電阻(RTl)串接電阻(R2)構(gòu)成的放大器(Al)的反饋環(huán)節(jié)并聯(lián)于放大器(Al)的輸入端和輸出端之間。
6.一種增益隨時(shí)間變化的信號(hào)放大電路，其特征是:包含有放大器(A2)、充放電電容(C2)和可變電阻，可變電阻接入放大器(A2)的輸入環(huán)節(jié)，可變電阻的阻值大小由充放電電容(C2)上的電壓控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種增益隨時(shí)間變化的信號(hào)放大電路，其特征是:所述可變電阻為具有可變電阻特性的半導(dǎo)體器件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種增益隨時(shí)間變化的信號(hào)放大電路，其特征是:所述半導(dǎo)體器件為場(chǎng)效應(yīng)管(T2)，場(chǎng)效應(yīng)管(T2)的柵極與充放電電容(C2)的一端直接相連或通過(guò)電阻等器件間接相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種增益隨時(shí)間變化的信號(hào)放大電路，其特征是:所述充放電電容(C2)的充放電由外部高低電平信號(hào)控制。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種增益隨時(shí)間變化的信號(hào)放大電路，其特征是:充放電電容(C2) —端接地或通過(guò)電阻等器件接地，另一端與場(chǎng)效應(yīng)管(T2)的柵極直接相接或通過(guò)電阻等器件間接相接，場(chǎng)效應(yīng)管(T2)的源極接地或通過(guò)電阻接地，場(chǎng)效應(yīng)管(T2)的漏極與電阻(R6)、電阻(R7)相接，電阻(R6)的另一端與輸入信號(hào)端連接，電阻(R7)的另一端接入放大器(A2)的反向輸入端，電阻(R8)為放大器(A2)的反饋電阻，充放電電容(C2)的一端同時(shí)與電阻(R9)、電阻(RlO)和電阻(Rll)相接，電阻(R9)另一端連接外部控制電壓Vctrl,電阻(RlO)的一端與電阻(R9)、電阻(R11)、充放電電容(C2)相接，電阻(RlO)另一端接負(fù)電壓。
【文檔編號(hào)】H03G3/20GK203387474SQ201320516738
【公開(kāi)日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月14日
【發(fā)明者】董志偉 申請(qǐng)人:董志偉