一種新型電荷放大器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種新型電荷放大器，包括：前級電荷放大模塊和后級差分驅(qū)動放大模塊，所述前級電荷放大模塊包括第一單端運(yùn)算放大模塊和第二單端運(yùn)算放大模塊；所述第一單端運(yùn)算放大模塊包括第一運(yùn)算放大器、電阻R5、電阻R9、電容C6和電容C7；所述第二單端運(yùn)算放大模塊包括第二運(yùn)算放大器、電阻R12、電阻R13、電容C10和電容C12；所述后級差分驅(qū)動放大模塊包括第三運(yùn)算放大器、電阻R6、電阻R8、電阻R10、電阻R11、電阻R14、電阻R16、電阻R17、電容C8、電容C11和電容C13。本實用新型有效提高了信號的放大效率和信號質(zhì)量，具有較好的抗共模干擾特性。
【專利說明】
一種新型電荷放大器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及電路技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種新型電荷放大器?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]現(xiàn)有海洋聲學(xué)信號采集很多都是通過壓電陶瓷管將聲波震動信號轉(zhuǎn)換為電信號， 并通過電荷放大器送給采集設(shè)備。但由于壓電陶瓷管產(chǎn)生的信號非常微弱，能否有效收集到電荷變化是決定采集設(shè)備能否有效完成任務(wù)的一個重要指標(biāo)，因此電荷放大器起著至關(guān)重要的作用。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的電荷放大器大多采用單運(yùn)放單端差動輸入或雙端差動輸入，進(jìn)行微弱信號檢測；其中，雙端差動輸入比單端差動輸入的信號輸出范圍寬，但是仍然存在不足， 現(xiàn)有技術(shù)中的電荷放大器中的運(yùn)放同相端沒有電容反饋，輸入電荷積累作用較小，抗共模干擾能力差。【實用新型內(nèi)容】
[0004]有鑒于此，本實用新型提供一種新型電荷放大器，其有效提高了信號的放大效率和信號質(zhì)量，具有較好的抗共模干擾特性。
[0005]本實用新型通過以下技術(shù)手段解決上述問題:
[0006]本實用新型的一種新型電荷放大器，包括:前級電荷放大模塊和后級差分驅(qū)動放大模塊，所述前級電荷放大模塊包括第一單端運(yùn)算放大模塊和第二單端運(yùn)算放大模塊;所述第一單端運(yùn)算放大模塊包括第一運(yùn)算放大器、電阻R5、電阻R9、電容C6和電容C7，所述第一運(yùn)算放大器的反相輸入端分別與所述電容C7的一端、所述電阻R5的一端和所述電容C6的一端連接，所述電容C7的另一端分別與水聽器和所述電阻R9的一端連接，所述電阻R9的另一端接地，所述電阻R5的另一端和所述電容C6的另一端均與所述第一運(yùn)算放大器的輸出端連接，所述第一運(yùn)算放大器的同相輸入端接地;所述第二單端運(yùn)算放大模塊包括第二運(yùn)算放大器、電阻R12、電阻R13、電容C10和電容C12,所述第二運(yùn)算放大器的反相輸入端分別與所述電容C12的一端、所述電阻R13的一端和所述電容C10的一端連接，所述電容C12的另一端分別與水聽器和所述電阻R12的一端連接，所述電阻R12的另一端接地，所述電阻R13的另一端和所述電容C10的另一端均與所述第二運(yùn)算放大器的輸出端連接，所述第二運(yùn)算放大器的同相輸入端接地;所述后級差分驅(qū)動放大模塊包括第三運(yùn)算放大器、電阻R6、電阻R8、 電阻R10、電阻R11、電阻R14、電阻R16、電阻R17、電容C8、電容C11和電容C13,所述第三運(yùn)算放大器的反相輸入端通過所述電阻R8與所述第一運(yùn)算放大器的輸出端連接，所述第三運(yùn)算放大器的同相輸入端通過所述電阻R16與所述第二運(yùn)算放大器的輸出端連接，所述第三運(yùn)算放大器的同相輸出端分為兩路，一路通過所述電容C8與所述第三運(yùn)算放大器的反相輸入端連接，另一路與所述電阻R11的一端連接，所述電阻R11的另一端分別與所述電阻R6的一端和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，所述電阻R6的另一端與所述第三運(yùn)算放大器的反相輸入端連接，所述第三運(yùn)算放大器的反相輸出端分為兩路，一路通過所述電容C13與所述第三運(yùn)算放大器的同相輸入端連接，另一路與所述電阻R14的一端連接，所述電阻R14的另一端分別與所述電阻R17的一端和所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，所述電阻R17的另一端與所述第三運(yùn)算放大器的同相輸入端連接，且所述電阻R11的另一端與所述電阻R14的另一端之間還接有電容C11。
[0007]進(jìn)一步，還包括:第一濾波電路和第二濾波電路，所述第一濾波電路包括電阻R7和電容C9,所述第二濾波電路包括電阻R15和電容C14;所述第一運(yùn)算放大器的輸出端與所述電阻R7的一端連接，所述電阻R7的另一端通過所述電阻R8與所述第三運(yùn)算放大器的反相輸入端連接，所述電阻R7的另一端還通過所述電容C9接地;所述第二運(yùn)算放大器的輸出端與所述電阻R15的一端連接，所述電阻R15的另一端通過所述電阻R16與所述第三運(yùn)算放大器的同相輸入端連接，所述電阻R15的另一端還通過所述電容C14接地。
[0008]進(jìn)一步，所述水聽器包括壓電陶瓷管。
[0009]進(jìn)一步，所述第一運(yùn)算放大器的型號為0PA2170。
[0010]進(jìn)一步，所述第二運(yùn)算放大器的型號為0PA2170。[〇〇11]進(jìn)一步，所述第三運(yùn)算放大器的型號為THS4531。
[0012]本實用新型的一種新型電荷放大器具有以下有益效果:
[0013]本實用新型的新型電荷放大器包括前級電荷放大模塊和后級差分驅(qū)動放大模塊， 其中，前級電荷放大模塊包括第一單端運(yùn)算放大模塊和第二單端運(yùn)算放大模塊，水聽器輸出的采集信號分別經(jīng)第一單端運(yùn)算放大模塊和第二單端運(yùn)算放大模塊進(jìn)行放大后，最終輸入至后級差分驅(qū)動放大模塊進(jìn)行進(jìn)一步放大，有效提高了信號的放大效率、信號質(zhì)量以及長線距離傳輸能力，具有較好的抗共模干擾特性，以便能夠被模數(shù)轉(zhuǎn)換器正確處理?！靖綀D說明】
[0014]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步描述。
[0015]圖1為本實用新型的一種新型電荷放大器的具體電路連接圖?！揪唧w實施方式】
[0016]以下將結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)說明，如圖1所示:本實施例的一種新型電荷放大器包括:前級電荷放大模塊10和后級差分驅(qū)動放大模塊11，所述前級電荷放大模塊 10包括第一單端運(yùn)算放大模塊101和第二單端運(yùn)算放大模塊102。
[0017]所述第一單端運(yùn)算放大模塊101包括第一運(yùn)算放大器U2、電阻R5、電阻R9、電容C6 和電容C7,所述第一運(yùn)算放大器U2的反相輸入端分別與所述電容C7的一端、所述電阻R5的一端和所述電容C6的一端連接，所述電容C7的另一端分別與水聽器P1和所述電阻R9的一端連接，所述電阻R9的另一端接地，所述電阻R5的另一端和所述電容C6的另一端均與所述第一運(yùn)算放大器U2的輸出端連接，所述第一運(yùn)算放大器U2的同相輸入端接地。
[0018]所述第二單端運(yùn)算放大模塊102包括第二運(yùn)算放大器U4、電阻R12、電阻R13、電容 C10和電容C12,所述第二運(yùn)算放大器U4的反相輸入端分別與所述電容C12的一端、所述電阻 R13的一端和所述電容C10的一端連接，所述電容C12的另一端分別與水聽器P1和所述電阻 R12的一端連接，所述電阻R12的另一端接地，所述電阻R13的另一端和所述電容C10的另一端均與所述第二運(yùn)算放大器U4的輸出端連接，所述第二運(yùn)算放大器U4的同相輸入端接地。
[0019]所述后級差分驅(qū)動放大模塊11包括第三運(yùn)算放大器U3、電阻R6、電阻R8、電阻R1、 電阻R11、電阻R14、電阻R16、電阻R17、電容C8、電容C11和電容C13,所述第三運(yùn)算放大器U3 的反相輸入端通過所述電阻R8與所述第一運(yùn)算放大器U2的輸出端連接，所述第三運(yùn)算放大器U3的同相輸入端通過所述電阻R16與所述第二運(yùn)算放大器U4的輸出端連接，所述第三運(yùn)算放大器U3的同相輸出端分為兩路，一路通過所述電容C8與所述第三運(yùn)算放大器U3的反相輸入端連接，另一路與所述電阻R11的一端連接，所述電阻R11的另一端分別與所述電阻R6 的一端和模數(shù)轉(zhuǎn)換器P2的輸入端連接，所述電阻R6的另一端與所述第三運(yùn)算放大器U3的反相輸入端連接，所述第三運(yùn)算放大器U3的反相輸出端分為兩路，一路通過所述電容C13與所述第三運(yùn)算放大器U3的同相輸入端連接，另一路與所述電阻R14的一端連接，所述電阻R14 的另一端分別與所述電阻R17的一端和所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器P2的輸入端連接，所述電阻R17的另一端與所述第三運(yùn)算放大器U3的同相輸入端連接，且所述電阻R11的另一端與所述電阻R14 的另一端之間還接有電容C11。
[0020]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述新型電荷放大器還包括:第一濾波電路12 和第二濾波電路13,所述第一濾波電路12包括電阻R7和電容C9,所述第二濾波電路13包括電阻R15和電容C14。
[0021]其中，第一濾波電路12用于將第一運(yùn)算放大器U2輸出的信號中的高頻成分過濾， 第二濾波電路13用于將第二運(yùn)算放大器U4輸出的信號中的高頻成分過濾。[〇〇22]所述第一運(yùn)算放大器U2的輸出端與所述電阻R7的一端連接，所述電阻R7的另一端通過所述電阻R8與所述第三運(yùn)算放大器U3的反相輸入端連接，所述電阻R7的另一端還通過所述電容C9接地;所述第二運(yùn)算放大器U4的輸出端與所述電阻R15的一端連接，所述電阻 R15的另一端通過所述電阻R16與所述第三運(yùn)算放大器U3的同相輸入端連接，所述電阻R15 的另一端還通過所述電容C14接地。
[0023]本實施例中，所述水聽器包括壓電陶瓷管。[〇〇24]本實施例中，所述第一運(yùn)算放大器U2的型號為0PA2170。[〇〇25]本實施例中，所述第二運(yùn)算放大器U4的型號為0PA2170。[〇〇26]本實施例中，所述第三運(yùn)算放大器U3的型號為THS4531。
[0027]需要說明的是，本實用新型主要應(yīng)用于海洋聲學(xué)，用于檢測水聲的場景中。
[0028]本實用新型的新型電荷放大器包括前級電荷放大模塊10和后級差分驅(qū)動放大模塊11，其中，前級電荷放大模塊10包括第一單端運(yùn)算放大模塊101和第二單端運(yùn)算放大模塊 102,水聽器輸出的采集信號分別經(jīng)第一單端運(yùn)算放大模塊101和第二單端運(yùn)算放大模塊 102進(jìn)行放大后，最終輸入至后級差分驅(qū)動放大模塊11進(jìn)行進(jìn)一步放大，有效提高了信號的放大效率、信號質(zhì)量以及長線距離傳輸能力，具有較好的抗共模干擾特性。另外，新型電荷放大器還包括第一濾波電路12和第二濾波電路13,第一濾波電路12用于將第一運(yùn)算放大器 U2輸出的信號中的高頻成分過濾，第二濾波電路13用于將第二運(yùn)算放大器U4輸出的信號中的高頻成分過濾，提高了整個電路的信號噪聲比。
[0029]最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本實用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項】
1.一種新型電荷放大器，其特征在于:包括:前級電荷放大模塊和后級差分驅(qū)動放大模 塊，所述前級電荷放大模塊包括第一單端運(yùn)算放大模塊和第二單端運(yùn)算放大模塊；所述第一單端運(yùn)算放大模塊包括第一運(yùn)算放大器、電阻R5、電阻R9、電容C6和電容C7， 所述第一運(yùn)算放大器的反相輸入端分別與所述電容C7的一端、所述電阻R5的一端和所述電 容C6的一端連接，所述電容C7的另一端分別與水聽器和所述電阻R9的一端連接，所述電阻 R9的另一端接地，所述電阻R5的另一端和所述電容C6的另一端均與所述第一運(yùn)算放大器的 輸出端連接，所述第一運(yùn)算放大器的同相輸入端接地；所述第二單端運(yùn)算放大模塊包括第二運(yùn)算放大器、電阻R12、電阻R13、電容C1和電容 C12,所述第二運(yùn)算放大器的反相輸入端分別與所述電容C12的一端、所述電阻R13的一端和 所述電容C10的一端連接，所述電容C12的另一端分別與水聽器和所述電阻R12的一端連接， 所述電阻R12的另一端接地，所述電阻R13的另一端和所述電容C10的另一端均與所述第二 運(yùn)算放大器的輸出端連接，所述第二運(yùn)算放大器的同相輸入端接地；所述后級差分驅(qū)動放大模塊包括第三運(yùn)算放大器、電阻R6、電阻R8、電阻R10、電阻R11、 電阻R14、電阻R16、電阻R17、電容C8、電容C11和電容C13,所述第三運(yùn)算放大器的反相輸入 端通過所述電阻R8與所述第一運(yùn)算放大器的輸出端連接，所述第三運(yùn)算放大器的同相輸入 端通過所述電阻R16與所述第二運(yùn)算放大器的輸出端連接，所述第三運(yùn)算放大器的同相輸 出端分為兩路，一路通過所述電容C8與所述第三運(yùn)算放大器的反相輸入端連接，另一路與 所述電阻R11的一端連接，所述電阻R11的另一端分別與所述電阻R6的一端和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的 輸入端連接，所述電阻R6的另一端與所述第三運(yùn)算放大器的反相輸入端連接，所述第三運(yùn) 算放大器的反相輸出端分為兩路，一路通過所述電容C13與所述第三運(yùn)算放大器的同相輸 入端連接，另一路與所述電阻R14的一端連接，所述電阻R14的另一端分別與所述電阻R17的 一端和所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端連接，所述電阻R17的另一端與所述第三運(yùn)算放大器的同 相輸入端連接，且所述電阻R11的另一端與所述電阻R14的另一端之間還接有電容C11。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型電荷放大器，其特征在于:還包括:第一濾波電路和 第二濾波電路，所述第一濾波電路包括電阻R7和電容C9,所述第二濾波電路包括電阻R15和 電容C14;所述第一運(yùn)算放大器的輸出端與所述電阻R7的一端連接，所述電阻R7的另一端通過所 述電阻R8與所述第三運(yùn)算放大器的反相輸入端連接，所述電阻R7的另一端還通過所述電容 C9接地;所述第二運(yùn)算放大器的輸出端與所述電阻R15的一端連接，所述電阻R15的另一端 通過所述電阻R16與所述第三運(yùn)算放大器的同相輸入端連接，所述電阻R15的另一端還通過 所述電容C14接地。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型電荷放大器，其特征在于:所述水聽器包括壓電陶瓷管。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型電荷放大器，其特征在于:所述第一運(yùn)算放大器的型 號為 0PA2170。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種新型電荷放大器，其特征在于:所述第二運(yùn)算放大器的型 號為 0PA2170。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種新型電荷放大器，其特征在于:所述第三運(yùn)算放大器的型 號為 THS4531。
【文檔編號】H03F3/70GK205657655SQ201620272264
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2016年4月5日 公開號201620272264.7, CN 201620272264, CN 205657655 U, CN 205657655U, CN-U-205657655, CN201620272264, CN201620272264.7, CN205657655 U, CN205657655U
【發(fā)明人】史明星, 陳自力, 田立群, 趙功成
【申請人】西安虹陸洋機(jī)電設(shè)備有限公司