專利名稱：一種前置放大電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電路，具體的說，涉及一種前置放大電路。
背景技術(shù)：
對于微弱的極小的交流信號的提取一直使用電磁振蕩基本原理，它是使用磁性或桿狀天線，利用混頻電路對信號進(jìn)行再生放大或差頻放大以提取微弱的音頻接收信號。
本實(shí)用新型所述電路是要解決的主要技術(shù)問題是將測量使用中的極其微弱的電容信號提取檢測出來。本電路將兩個倍壓混頻檢波電路接成惠斯通橋形，橋的平衡端的電容的不平衡變化反應(yīng)到橋的激勵端成為頻率的變化。這個信號被引出進(jìn)入其后的Π型濾波電路，祛除混頻中的高頻成分，提取出有效的變化信號，然后對其進(jìn)行放大，相位調(diào)整，溫度補(bǔ)償?shù)取?br> 實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種適用于提取檢測測量變化極其微弱的電容信號的前置放大電路。
為了實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，本實(shí)用新型提供了一種前置放大電路，包括本振電路、惠斯通橋型倍壓檢波調(diào)諧電路，Π型濾波電路、有源隔離電路、帶有溫度補(bǔ)償?shù)耐喾糯蠹跋辔徽{(diào)整電路和反相放大及相位調(diào)整電路，被測電容信號Cx與可調(diào)諧的電容信號Cj，由兩橋端輸入惠斯通橋型倍壓檢波調(diào)諧電路，利用本振電路對該信號進(jìn)行倍壓檢波，經(jīng)檢波后載有Cx的信號電壓Ua以變頻形式被輸出給Π型濾波電路，產(chǎn)生反應(yīng)Cx變化量的信號Ui，同時(shí)有源隔離電路的輸出電壓Us被用于監(jiān)測Ui電壓，信號Ui被輸入給帶有溫度補(bǔ)償?shù)耐喾糯蠹跋辔徽{(diào)整電路調(diào)整后進(jìn)入反相放大及相位調(diào)整電路調(diào)整，輸出反應(yīng)Cx變化的信號Uo。
其中，被測電容信號Cx優(yōu)選為2.500～15.625Hz的低頻交變信號，電容變化優(yōu)選為0～50pF。
其中，可調(diào)諧的電容信號Cj調(diào)諧范圍為0～30pF，輸出級的峰-峰值輸出電壓為80～100VAC。
其中，調(diào)節(jié)Cj信號可以使信號Cx與Cj平衡，通過觀察晶體管有源隔離的在數(shù)值上等于一個PN結(jié)壓降值的輸出指示，可以知道Ui電壓，該電壓應(yīng)為0V，表示兩個電容Cx與Cj達(dá)到了平衡。
其中，本振電路優(yōu)選采用晶體管共射變壓器振蕩，本振頻率優(yōu)選為350～400KHz。
其中，惠斯通橋型倍壓檢波調(diào)諧電路為一個交流倍壓檢波電橋，信號Cx與Cj作為其平衡橋臂的輸入，本振輸出作為其激勵橋臂的輸入，Cx與Cj信號的任何變化，均使激勵橋臂的一端輸出一個頻率范圍為350～400KHz的變化的Ua。
其中，Π型濾波電路濾除Ua上的高頻信號，得到頻率為2.500～15.625Hz的Ui信號，電位為0V。
其中，有源隔離電路由一個PNP晶體管設(shè)計(jì)成一個具有1.2～3MΩ的輸入阻抗的射極輸出電路，作為基線指示的電壓Us由該晶體管發(fā)射極輸出，首先確認(rèn)本底Cx，然后通過調(diào)節(jié)信號Cj信號使電壓Us為0.55～0.65V，這時(shí)Ui電壓值為0V。這種具有高輸入阻抗的電路能有效地避免或排除作為負(fù)載的監(jiān)測電路對信號Ui進(jìn)行觀測時(shí)的引起“接入擾動”。
其中，帶有溫度補(bǔ)償?shù)耐喾糯蠹跋辔徽{(diào)整電路將RC并聯(lián)反饋網(wǎng)絡(luò)及溫度補(bǔ)償電路進(jìn)入運(yùn)放的負(fù)端，Ui信號進(jìn)入其正端對它們進(jìn)行模擬運(yùn)算，其中溫度補(bǔ)償使用NTC電阻，通過NTC電阻將溫度補(bǔ)償信號輸入給放大器正向輸入端，以作出正向的溫度補(bǔ)償。
其中，反相放大及相位調(diào)整電路使用RC并聯(lián)反饋網(wǎng)絡(luò)，通過RC并聯(lián)反饋網(wǎng)絡(luò)對輸入信號產(chǎn)生移相作用。同時(shí)其放大倍數(shù)通過調(diào)整輸入電阻與反饋電阻之比實(shí)現(xiàn)。
本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡單，制作容易，能有效地解決微弱電容信號的檢波濾波和提取。


圖1前置放大電路框圖。
圖中1、有源本振電路；2、惠斯通橋式倍頻檢波調(diào)頻部分；3、Π型濾波電路部分；4、有源隔離電路；5、同相放大溫度補(bǔ)償及相位調(diào)整部分；6、反相放大及相位調(diào)整部分。
具體實(shí)施方式
以下實(shí)施例用于說明本實(shí)用新型，但不用來限制本實(shí)用新型的范圍。
一種前置放大電路，包括本振電路1、惠斯通橋型倍壓檢波調(diào)諧電路2，Π型濾波電路6、有源隔離電路3、帶有溫度補(bǔ)償?shù)耐喾糯蠹跋辔徽{(diào)整電路4和反相放大及相位調(diào)整電路5，被測電容信號Cx與一可調(diào)諧的電容信號Cj，由兩橋端輸入惠斯通橋型倍壓檢波調(diào)諧電路2，利用本振電路1對該信號進(jìn)行倍壓檢波，經(jīng)檢波后載有Cx的信號Ua以變頻形式被輸出給Π型濾波電路6，產(chǎn)生反應(yīng)Cx變化量的信號Ui，此信號被輸入給帶有溫度補(bǔ)償?shù)耐喾糯蠹跋辔徽{(diào)整電路4調(diào)整后進(jìn)入反相放大及相位調(diào)整電路5調(diào)整，輸出反應(yīng)Cx變化的信號Uo。同時(shí)，一個有源隔離電路3的輸出電壓Us被用于監(jiān)測Ui電壓，調(diào)節(jié)Cj使Us為0.60V則使Ui達(dá)到基準(zhǔn)狀態(tài)0V，它表示兩個電容Cx與Cj達(dá)到了平衡。有源隔離電路3被設(shè)計(jì)成具有高的輸入阻抗，能有效地避免或排除作為負(fù)載的監(jiān)測電路對信號Ui進(jìn)行觀測時(shí)的引起“接入擾動”。
其中被測電容信號Cx為6.25Hz的低頻交變信號，電容變化為30pF。
可調(diào)諧的電容信號Cj調(diào)諧范圍為20pF，輸出級的峰-峰值輸出電壓為100VAC。
本振電路1采用晶體管共射變壓器振蕩，本振頻率為375KHz。
惠斯通橋型倍壓檢波調(diào)諧電路2為一個交流倍壓檢波電橋，信號Cx與Cj作為其平衡橋臂的輸入，本振輸出作為其激勵橋臂的輸入，Cx與Cj信號的任何變化，均使激勵橋臂的一端輸出Ua反應(yīng)其變化。
信號Ui頻率為6.25Hz，電位為0V。
有源隔離電路3由一個PNP晶體管設(shè)計(jì)成一個具有2.0MΩ的輸入阻抗的射極輸出電路，基線指示由該晶體管發(fā)射極輸出，首先確認(rèn)本底Cx，然后通過調(diào)節(jié)信號Cj信號使基線指示Us為0.6V。
帶有溫度補(bǔ)償?shù)耐喾糯蠹跋辔徽{(diào)整電路4將RC并聯(lián)反饋網(wǎng)絡(luò)及溫度補(bǔ)償電路進(jìn)入運(yùn)放的負(fù)端，Ui信號進(jìn)入其正端對它們進(jìn)行模擬運(yùn)算，其中溫度補(bǔ)償使用NTC電阻，通過NTC電阻將溫度補(bǔ)償信號輸入給放大器正向輸入端，以作出正向的溫度補(bǔ)償。
反相放大及相位調(diào)整電路5使用RC并聯(lián)反饋網(wǎng)絡(luò)，對信號放大的同時(shí)也具有相移調(diào)整作用。
處理后的信號Uo已去除載波且幅值有mV級。
本電路之物理結(jié)構(gòu)對電路輸出質(zhì)量有直接影響。包括元器件(包括安裝孔)相對位置、板子形狀，其上的電路走線，這種安排能有效解決高頻噪聲及長期穩(wěn)定性問題，有效地解決了微弱電容信號的檢波濾波和提取。
以上為本實(shí)用新型的最佳實(shí)施方式，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠依據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容而顯而易見地想到的一些雷同、替代方案，均應(yīng)落入本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求1.一種前置放大電路，其特征在于包括本振電路(1)、惠斯通橋型倍壓檢波調(diào)諧電路(2)，Π型濾波電路(6)、有源隔離電路(3)、帶有溫度補(bǔ)償?shù)耐喾糯蠹跋辔徽{(diào)整電路(4)和反相放大及相位調(diào)整電路(5)，被測電容信號Cx與一可調(diào)諧的電容信號Cj，由兩橋端輸入惠斯通橋型倍壓檢波調(diào)諧電路(2)，利用本振電路(1)對該信號進(jìn)行倍壓檢波，經(jīng)檢波后載有Cx的信號電壓Ua以變頻形式被輸出給Π型濾波電路(6)，產(chǎn)生反應(yīng)Cx變化量的信號Ui，同時(shí)有源隔離電路(3)的輸出電壓Us被用于監(jiān)測Ui電壓，信號Ui被輸入給帶有溫度補(bǔ)償?shù)耐喾糯蠹跋辔徽{(diào)整電路(4)調(diào)整后進(jìn)入反相放大及相位調(diào)整電路(5)調(diào)整，輸出反應(yīng)Cx變化的信號Uo。
2.如權(quán)利要求1所述的前置放大電路，其特征在于被測電容信號Cx為2.500～15.625Hz的低頻交變信號，電容變化為0～50pF。
3.如權(quán)利要求1所述的前置放大電路，其特征在于可調(diào)諧的電容信號Ci調(diào)諧范圍為0～30pF，輸出級的峰-峰值輸出電壓為80～100VAC。
4.如權(quán)利要求1所述的前置放大電路，其特征在于本振電路(1)采用晶體管共射變壓器振蕩，本振頻率為350～400KHz。
5.如權(quán)利要求1所述的前置放大電路，其特征在于惠斯通橋型倍壓檢波調(diào)諧電路(2)為一個交流倍壓檢波電橋，信號Cx與Cj作為其平衡橋臂的輸入，本振電路(1)輸出作為其激勵橋臂的輸入，Cx與Cj信號的任何變化，均使激勵橋臂的一端輸出一個頻率范圍為350～400KHz的變化的Ua。
6.如權(quán)利要求1所述的前置放大電路，其特征在于Π型濾波電路(6)濾除Ua上的高頻信號，得到頻率為2.500～15.625Hz的Ui信號，電位為0V。
7.如權(quán)利要求1所述的前置放大電路，其特征在于有源隔離電路(3)由一個PNP晶體管設(shè)計(jì)成一個具有1.2～3MΩ的輸入阻抗的射極輸出電路，作為基線指示的電壓Us由該晶體管發(fā)射極輸出，首先確認(rèn)本底Cx，然后通過調(diào)節(jié)信號Cj使電壓Us為0.55～0.65V。
8.如權(quán)利要求1所述的前置放大電路，其特征在于帶有溫度補(bǔ)償?shù)耐喾糯蠹跋辔徽{(diào)整電路(4)將RC并聯(lián)反饋網(wǎng)絡(luò)及溫度補(bǔ)償電路進(jìn)入運(yùn)放的負(fù)端，Ui信號進(jìn)入其正端對它們進(jìn)行模擬運(yùn)算，其中溫度補(bǔ)償使用NTC電阻，通過NTC電阻將溫度補(bǔ)償信號輸入給放大器正向輸入端，以作出正向的溫度補(bǔ)償。
9.如權(quán)利要求1所述的前置放大電路，其特征在于反相放大及相位調(diào)整電路(5)使用RC并聯(lián)反饋網(wǎng)絡(luò)，對信號放大的同時(shí)也具有相移調(diào)整作用。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種前置放大電路，包括本振電路、惠斯通橋型倍壓檢波調(diào)諧電路，∏型濾波電路、有源隔離電路、帶有溫度補(bǔ)償?shù)耐喾糯蠹跋辔徽{(diào)整電路和反相放大及相位調(diào)整電路，被測電容信號Cx與一可調(diào)諧的電容信號Cj，由兩橋端輸入惠斯通橋型倍壓檢波調(diào)諧電路，利用本振電路對該信號進(jìn)行倍壓檢波，經(jīng)檢波后載有Cx的信號電壓Ua以變頻形式被輸出給∏型濾波電路，產(chǎn)生反應(yīng)Cx變化量的信號Ui，同時(shí)有源隔離電路的輸出電壓Us被用于監(jiān)測Ui電壓，信號Ui被輸入給帶有溫度補(bǔ)償?shù)耐喾糯蠹跋辔徽{(diào)整電路調(diào)整后進(jìn)入反相放大及相位調(diào)整電路調(diào)整，輸出反應(yīng)Cx變化的信號Uo。該前置放大電路適用于對各種可以導(dǎo)致微弱的電容變化信號進(jìn)行測量或“提取”的應(yīng)用。
文檔編號G01R23/00GK2924543SQ20062011907
公開日2007年7月18日 申請日期2006年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月28日
發(fā)明者郭肇新 申請人:北京北分麥哈克分析儀器有限公司