可變增益帶通放大電路及可增益帶通放大電路的切換控制方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種帶通放大電路，特別涉及一種微弱傳感器信號處理的可變增益帶 通放大電路及可增益帶通放大電路的切換控制方法。
【背景技術】
[0002] 在傳感器接收電路中，接收到信號都是很微弱的，為將其微弱信號放大到能被檢 測的水平時，第一級信號放大需要使用到前置放大電路。經(jīng)第一級前置放大電路放大的信 號，其幅值較小，一般還不能直接用于信號處理和分析?，F(xiàn)有的辦法是用一級前置放大器放 大信號用于后續(xù)的信號處理和分析，這樣一方面需要使用很高增益帶寬的集成運放，高增 益帶寬的集成運放，其價格也是很昂貴的，這會造成設計成本增加，另一方面，高增益的放 大電路，也會增加噪聲增益，引入更多的噪聲信號，同時，極易造成高頻信號部分的不穩(wěn)定。 若在前置放大器后再增加一級固定放大倍數(shù)集成運放電路，雖能解決上述問題，但仍存在 增益值為一個固定值特性，對于大部分傳感器接收信號均存在接收距離越遠，信號幅值衰 減就越大，經(jīng)其放大后，信號幅值會出現(xiàn)偏小情況，不能滿足后續(xù)信號處理和檢測的要求； 若使用固定大增益的放大倍數(shù)，傳感器近距離接收時，會導致放大信號飽和失真。若使用集 成的增益可調(diào)的集成運放，其可調(diào)整值是固定的，存在可更改放大倍數(shù)的靈活性不夠的缺 陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術或相關技術中存在的技術問題之一。
[0004] 為此，本發(fā)明的一個目的在于提出了一種新的可變增益帶通放大電路，可以實現(xiàn) 增益值可變，在接收距離較遠時保證足夠大的信號幅值，方便后續(xù)信號處理與檢測，在傳感 器近距離接收時，避免放大信號飽和失真的情況。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面的實施例，提出了一種可變增益帶通放 大電路，包括放大器（1)和并聯(lián)連接于所述放大器（1)的信號輸出端和負向輸入端的電容 C2、電阻R2，還包括依次串聯(lián)于所述放大器（1)的負向輸入端和接地間的電容&、電阻Ri，其 特征在于還包括電阻R3、電阻R5、第一可變增益切換電路（2)、第二可變增益切換電路（3)， 其中電阻R3-端連接于電容Ci和電阻R」司，電阻R3的另一端連接所述第一可變增益切換 電路⑵的輸出端，電阻R5-端連接于電容Ci和電阻R:間，電阻R5的另一端連接所述第 二可變增益切換電路（3)的輸出端，所述放大器（1)的正向輸入端接收輸入信號仏，放大器 (1)的輸出端輸出信號U。，所述第一可變增益切換電路（2)的輸入端接收第一可變增益切 換控制信號Uel，所述第二可變增益切換電路（3)的輸入端接收第二可變增益切換控制信號 U&，所述電阻馬大于電阻1?5的阻值。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的可變增益帶通放大電路，電容Q和電阻Ri構成低頻通路，電阻1?2和 電容〇2構成負反饋通路，電阻R3接收第一可變增益切換電路（2)切換控制，電阻R5接收第 二可變增益切換電路（3)切換控制；放大器1的正向輸入端接收來自前置放大電路放大后 的傳感器信號仏，經(jīng)放大器1的輸出端輸出信號U。，輸出信號U。經(jīng)負反饋通路的高頻通路 電阻R2和電容C 2反饋至放大器1負向輸入端，再經(jīng)所述的放大器1的負向輸入端流向地有 三條支路，分別是一是低頻通路電阻&和電容C i支路，二是通過電阻R 3接可變增益切換控 制電路（2)支路，三是通過電阻1?5接可變增益切換控制電路（3)支路；在接收距離較遠時， 通過可變增益切換控制電路（2)控制電阻馬與接地端導通或/和可變增益切換控制電路 (3)控制電阻1?5與接地端導通，從而實現(xiàn)輸出信號U。的幅值增高以滿足后續(xù)信號處理和檢 測的要求；當接收距離很近時，通過可變增益切換控制電路（2)控制電阻馬與接地端斷開 或/和可變增益切換控制電路（3)控制電阻1? 5與接地端斷開，實現(xiàn)輸出信號U。的幅值降低 從而避免放大信號飽和失真。
[0007] 進一步的，所述第一可變增益切換電路（2)包括第一三極管％、電阻R 4和電阻R7， 所述第一三極管％的集電極輸出連接于電阻R 3的另一端，所述第一三極管Q i的發(fā)射極接 地，電阻R4的一端與所述第一三極管Q i的基極連接，電阻1?4另一端連接第一可變增益切換 控制信號Uel，電阻R 7-端與所述第一三極管Q i的基極連接，電阻R 7另一端接地；所述第二 可變增益切換電路（3)包括第二三極管〇2、電阻R 6和電阻R8，所述第二三極管Q2的集電 極輸出連接于電阻1? 5的另一端，所述第二三極管Q 2的發(fā)射極接地，電阻R 6的一端與所述第 二三極管Q2的基極連接，電阻R6另一端連接第二可變增益切換控制信號U。 2，電阻R8-端與 所述第二三極管Q2的基極連接，電阻R 8另一端接地。
[0008] 進一步的，所述第一可變增益切換電路（2)還可以包括金屬氧化物半導體場效應 管（MOSFElOQi、電阻R 4和電阻R7，所述金屬氧化物半導體場效應管％的漏極輸出連接于電 阻馬的另一端，所述金屬氧化物半導體場效應管Q i的源極接地，電阻R4的一端與所述金屬 氧化物半導體場效應管Qi的柵極連接，電阻 R 4另一端連接第一可變增益切換控制信號U & 電阻R7-端與所述金屬氧化物半導體場效應Q i的柵極連接，電阻R 7另一端接地；所述第二 可變增益切換電路（3)包括金屬氧化物半導體場效應管（M0SFET)Q2、電阻R 6和電阻R8，所 述金屬氧化物半導體場效應管Q2的漏極輸出連接于電阻R 5的另一端，所述金屬氧化物半導 體場效應管Q2的源極接地，電阻R 6的一端與所述金屬氧化物半導體場效應管Q 2的柵極連 接，電阻R6另一端連接第二可變增益切換控制信號U。2，電阻R 8-端與所述金屬氧化物半導 體場效應Q2的柵極連接，電阻R 8另一端接地。
[0009] 本發(fā)明的可變增益帶通放大電路可實現(xiàn)其帶通濾波放大功能，其中三極管仏、三 極管9 2為開關管，第一可變增益切換電路（2)的第一可變增益切換控制信號UCJ$制三極 管％的通斷，以實現(xiàn)電阻1? 3接地與否，第二可變增益切換電路⑶輸出端輸出的第二可變 增益切換控制信號Ue2控制三極管Q 2的通斷，以實現(xiàn)電阻1?5接地與否，進而實現(xiàn)低頻通路中 電阻值大小的自動切換調(diào)整，最終實現(xiàn)，放大器（1)的輸出端輸出信號U。幅值大小的調(diào)整。
[0010] 本發(fā)明第二方面的目的在于提出如前所述的可增益帶通放大電路的切換控制方 法，包括如下步驟：S10:根據(jù)系統(tǒng)對輸出信號U。幅值要求，設置第一觸發(fā)閾值u thl和置第二 觸發(fā)閾值Uth2作為啟動和停止第一可變增益切換電路（2)和第二可變增益切換電路（3)的 切換電壓，其中u th2> Uthl;S20:若輸出信號U。的幅值低于閾值Uthl，所述的第一可變增益切 換電路⑵的控制信號1或/和第二可變增益切換電路（3)的控制信號U e2才啟動切換； S30:若輸出信號U。的幅值大于Uth2，所述的第一可變增益切換電路⑵的控制信號1或/ 和第二可變增益切換電路（3)的控制信號Ue2將停止切換。
[0011] 進一步的，在于步驟S20中，包括步驟S21:首先控制信號Uel啟動所述第一可變增 益切換電路（2)切換，使得電阻R3與所述電阻并聯(lián)，再判斷輸出信號U。的幅值是否低于 閾值Uthl;S22:若輸出信號U。的幅值仍然低于閾值Uthl，則控制信號L停止所述第一可變 增益切換電路（2)切換，而控制信號Ue2啟動所述第二可變增益切換電路（3)切換，使得電 阻R5與所述電阻Ri并聯(lián)，再判斷輸出信號U。的幅值是否低于閾值Uthl;S23 :若輸出信號U。 的幅值仍然低于閾值Uthl，控制信號Uel啟動所述第一可變增益切換電路（2)切換，控制信號 U&啟動所述第二可變增益切換電路（3)切換，此時電阻R3、電阻R5與電阻L一起并聯(lián)。
[0012] 進一步的，在于步驟S30中，包括步驟S31:首先控制信號Ue2停止所述第二可變增 益切換電路（3)切換，使得只有電阻1