[发明专利]减小斩波放大器输出纹波的电路、测量装置及信号测量方法

说明书

技术领域

本发明属于模拟电路设计领域，特别是涉及一种减小斩波放大器输出纹波的电路、测量装置及测量放大信号的方法。

背景技术

仪表放大器能够放大微弱的信号，是一种工作在低频、具有低噪声、低失调的高性能模拟电路，有广泛的应用。为了降低放大器自身的失调电压和低频噪声对输入信号的干扰，通常可以使用斩波的方法将输入信号先调制到高频，和放大器的低频干扰信号在频域上分离，输入信号放大后再调制回低频，与此同时低频干扰信号却被调制到高频，从而提高了放大器所能处理信号的精度。

但是，在如图1所示的典型信号测量电路中，放大器输出端存在的被调制到高频的干扰信号会和低频输出信号叠加，形成较大幅度的纹波，这往往需要截止频率很低的高阶低通滤波器将其滤除，然后再将滤波后的信号送入模数转换器（ADC），将模拟输出信号转换为数字输出信号。该滤波器对ADC而言起到抗混叠的作用。满足这种要求的滤波器实现起来十分困难和复杂。

经典开关电容采样求和电路（或称开关电容积分器）如图2所示。其中op-amp是运算放大器，C1和C2是电容器，4个开关在两相时钟φ1和φ2的控制下实现对输入信号vin的积分，得到输出信号vout，实现对信号的采样求和。

发明内容

本发明的目的在于提出一种减小斩波放大器输出纹波的电路。

另一目的在于提出具有该电路的测量装置。

又一目的在于提出一种测量放大信号的方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种减小斩波放大器输出纹波的电路，包括开关电容采样求和电路，所述开关电容采样求和电路包括第一开关电容电路与求和电路，所述第一开关电容电路的输出端连接所述求和电路的输入端，所述开关电容采样求和电路还包括与所述第一开关电容电路并联且结构相同的第二开关电容电路，所述第二开关电容电路的输出端连接所述求和电路的输入端。

所述第一开关电容电路包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关和第一电容器，所述第二开关电容电路包括第五开关、第六开关、第七开关、第八开关和第二电容器，所述第一开关的一端和所述第五开关的一端相连，所述第一开关的另一端与所述第一电容器的一端以及所述第二开关的一端相连，所述第二开关的另一端接交流地，所述第一电容器的另一端与所述第三开关的一端以及所述第四开关的一端相连，所述第三开关的另一端接交流地，所述第四开关的另一端与所述求和电路的输入端相连，所述第五开关的另一端与所述第二电容器的一端以及所述第六开关的一端相连，所述第六开关的另一端接交流地，所述第二电容器的另一端与所述第七开关的一端以及所述第八开关的一端相连，所述第七开关的另一端接交流地，所述第八开关的另一端与所述求和电路的输入端相连。

所述求和电路为积分器。

一种测量装置，包括斩波放大器和所述的减小斩波放大器输出纹波的电路。

一种测量装置，包括斩波放大器和模数转换器，还包括第一开关电容电路以及与所述第一开关电容电路并联且结构相同的第二开关电容电路，所述第一开关电容电路和所述第二开关电容电路的输入端连接所述斩波放大器的输出端，所述第一开关电容电路和所述第二开关电容电路的输出端连接所述模数转换器的第一级积分器的输入端。

一种测量放大信号的方法，使用所述的减小斩波放大器输出纹波的电路，所述方法包括以下步骤：

对于一个斩波周期，在第一个1/4斩波周期的时间内，控制第一开关电容电路的开关动作，将该抽样时刻获得的信号和纹波存储在第一开关电容电路的电容器上；

在第三个1/4斩波周期的时间内，控制第二开关电容电路的开关动作，将该抽样时刻获得的信号和纹波存储在第二开关电容电路的电容器上；

在第四个1/4斩波周期的时间内，控制第一开关电容电路和第二开关电容电路的开关动作，将存储在第一开关电容电路和第二开关电容电路的电容器上的电压通过电荷转移实现相加。

一种测量放大信号的方法，使用所述的减小斩波放大器输出纹波的电路，所述方法包括以下步骤：

对于一个斩波周期，在第一个1/4斩波周期的时间内，控制第一开关和第三开关闭合，将该抽样时刻获得的信号和纹波存储在第一电容器上；

在第三个1/4斩波周期的时间内，控制第五开关和第七开关闭合，将该抽样时刻获得的信号和纹波存储在第二电容器上；

在第四个1/4斩波周期的时间内，控制第二开关、第四开关、第六开关和第八开关闭合，将存储在第一电容器和第二电容器上的电压通过电荷转移实现相加。

本发明的有益技术效果：