[发明专利]前置放大器及信号采集装置

说明书

本发明涉及一种前置放大器和信号采集装置，该前置放大器用于对采集的微弱信号进行放大，包括：放大模块，所述放大模块包括输入电路和全差分输出电路；所述输入电路的输出端和所述全差分输出电路的输入端连接，且所述全差分输出电路具有两个差模输出端；所述放大模块用于将输入信号放大以获得输出信号；及共模反馈模块，所述共模反馈模块包括共模反馈回路和源极退化结构的共模反馈回路；所述共模反馈模块与所述放大模块相连，用于抑制所述输出信号的共模增益。上述的前置放大器和信号采集装置能够减小芯片的体积、减少了电容匹配对共模抑制比的影响。

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，特别是涉及一种前置放大器及信号采集装置。

背景技术

作为生理信号如心电信号等的采集芯片的关键组成部分，模拟前端电路的前置放大器或者仪表放大器(IA)决定了生理信号采集的质量。

目前，已有的IA主要有三种结构。第一种为如图1(a)所示的经典的三运放的结构，能够实现高的输入阻抗，但是共模抑制比(CMRR)会遭受电阻失配的影响。另外为了保证低噪声，就需要高功耗的放大器；而且低功耗的消耗需要大的电阻，增加了芯片面积。第二种为如图1(b)所示的交流耦合-电容负反馈结构，电阻和电容构成的高通滤波能够完全消除电极失调电压，但是由于制造工艺引起的反馈电容的失配导致共模抑制比的下降，而且会增加更多的芯片面积。第三种为图1(c)所示电流反馈结构，该结构通常需要外加一个环路形成高通滤波来消除电极失调电压，然而此环路对消除失调电压的范围有一定的局限性，失调电压引起的差分输入级的操作点失配影响共模抑制比。另外，此结构的功耗不能满足低功耗的要求,低功耗和高增益需要大的电阻值，会占用过多的芯片面积。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种前置放大器及信号采集装置，其能够减小芯片的体积、减少了电容匹配对共模抑制比的影响。

一种前置放大器，用于对采集的微弱信号进行放大，包括：

放大模块，所述放大模块包括输入电路和全差分输出电路；

所述输入电路的输出端和所述全差分输出电路的输入端连接，且所述全差分输出电路具有两个差模输出端；所述放大模块用于将输入信号放大以获得输出信号；及

共模反馈模块，所述共模反馈模块包括共模反馈回路和源极退化结构的共模反馈回路；所述共模反馈模块与所述放大模块相连，用于抑制所述输出信号的共模增益。

在其中一些实施例中，所述前置放大器还包括：高通滤波模块，所述高通滤波模块的输出端与所述输入电路的输入端相连，用于滤除所述微弱信号中的直流失调电压以获取所述输入信号。

在其中一些实施例中，所述前置放大器还包括：第一斩波模块，所述第一斩波模块的输入端输入所述微弱信号，输出端与所述高通滤波模块相连，用于将所述微弱信号中的噪声信号调制成高频。

在其中一些实施例中，所述前置放大器还包括：第二斩波模块，所述第二斩波模块与所述差模输出端相连，用于将所述输出信号解调至基带频率。

在其中一些实施例中，所述前置放大器还包括：正反馈模块，所述正反馈模块的一端与第一斩波模块的输出端相连，另一端与所述两个差模输出端相连，用于增加所述前置放大器的输入阻抗。

在其中一些实施例中，所述输入电路包括基于反相器结构的输入电路；

所述基于反相器结构的输入电路包括第一PMOS管和第二PMOS管，所述第一PMOS管和所述第二PMOS管的源极连接到电源电压，所述第一PMOS管的漏极连接到第一NMOS管的漏极，所述第二PMOS管的漏极连接到第二NMOS管的漏极；

所述输入电路的第一输入端连接到所述第一PMOS管和所述第一NMOS管的栅极，所述输入电路的第二输入端连接到所述第二PMOS管和所述第二NMOS管的栅极，形成所述基于反相器结构的输入电路；