[实用新型]低噪声低纹波型斩波稳定仪表放大器电路

说明书

本实用新型涉及一种低噪声低纹波型斩波稳定仪表放大器电路。包括低增益高频通路、高增益低频通路和残余纹波消除环路，所述低增益高频通路由运放G_m3和运放G_m4组成，所述高增益低频通路由斩波器CH1、运放G_m1、斩波器CH2、运放G_m2、开关电容陷波滤波器NOTCH和运放G_m4组成，所述残余纹波消除环路由感应电容C₄₁和C₄₂、共源共栅缓冲器Cascode Buffer1、斩波器CH3、共源共栅缓冲器Casccode Buffer2、积分电容C_int、运放G_m5组成。

技术领域

本实用新型涉及一种低噪声低纹波型斩波稳定仪表放大器电路。

背景技术

随着近年来物联网的飞速发展，越来越多的现实应用需要低频信号测量装置，如电眼(EOG)，脑电图(EEG)，心电图(ECG)和肌电图(EMG)等生物信号，都需要通过传感器将这些生物信号转化为电信号进行检测。这些生物信号都十分的微弱，小到几十μV到几十mV的数量级，并且提供的频率范围只有从直流到几百Hz，在如此低的频率下，通常会受到闪烁噪声(1/f噪声)和失调电压等非理想因素的影响，这种非理想因素已经被证明对信号的采集是相当的不利，因此有必要采取相应的技术来消除这些非理想因素，同时又能处理该微弱的生物信号。仪表放大器作为一种精密放大器，被广泛地应用于放大弱小的差分信号。相较于传统的运算放大器，高精密仪表放大器呈现出高输入阻抗，低噪声，低失调电压和高共模抑制比等优点，而且实现低噪声、低纹波性能的高精密仪表放大器对于处理这些微弱的生物信号来说尤为重要。

降低系统失调和噪声所采用的动态失调消除技术，通常有自调零技术和斩波技术，但是自调零技术会引入过采样宽带噪声，同时开关电荷的注入会带来残余失调，所以自调零技术不适合用于低噪声领域，所以通常采用斩波技术来消除失调和噪声，但是采用斩波技术又会限制系统的带宽。因此本设计提出一种斩波-稳定仪表放大器，相比以往的斩波放大器，采用两条通路结构对信号进行处理，一条是低频高增益通路，通过较高的直流增益来减小高频通路运放的残余失调，同时为了消除主运放的残余失调及1/f噪声，采用斩波技术，再引入开关电容形式的陷波滤波器滤除。另外一条是高频低增益通路，虽然高频通路的直流增益较小，但是在高频段它弥补了低频通路不稳定的特性，以保证整体电路在带宽内都是稳定的，而且大幅度地扩展了系统的带宽。由于传统的斩波稳定结构存在残余失调与残余纹波幅度的折中，为了解决该问题，引入纹波消除环路RRL(Ripplereduction loop)来实现较低的残余失调的性能同时还能降低输出纹波幅度。

本实用新型提出了一种低噪声，低失调，低纹波型的斩波-稳定仪表放大器电路，采用两条信号通路，一条是低频高增益通路，一条是高频低增益通路，可以有效地消除电路的失调电压和1/f噪声，而且可以大幅度地增大电路的带宽。同时引入纹波消除环路RRL来有效地减小电路输出纹波幅度，优化整体电路噪声，实现低噪声输出，从而提高电路精度。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种低噪声低纹波型斩波稳定仪表放大器电路，通过低增益高频通路、高增益低频通路可以有效地消除电路的失调电压及1/f噪声，而且可以大幅度的提高电路的带宽，且在此基础上引入了纹波消除环路RRL来有效地减小电路输出纹波幅度，优化整体电路噪声，实现低噪声输出，从而提高电路精度。