CN104506144A - 一种低噪声差分前置放大电路及放大器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低噪声差分前置放大电路及放大器，低噪声差分前置放大电路采用差分输入输出电路，对整体电路的噪声性能起主导作用。由Q1、Q2、Q3、Q4四个并联的NPN型晶体管对管和Q5组成共射—共基放大电路。在Q1、Q2、Q3、Q4的基极引入无噪声偏置电路。由电阻R₁₁、R₁₆和电容C₅组成的电路为Q5提供基极偏置电压。仪用放大器U1、U2对差分信号进行放大。通过电阻R_2L(R_2R)和R_1L(R_1R)引入电压串联负反馈。由晶体管Q0和电阻R₀为电路提供恒流源。本发明的优点为：在工作频段10KHz到200KHz内，其等效输入噪声电压密度达到(温度为125℃)，具有良好的低噪声特性；由于设计电路能够工作在高温，高压等恶劣条件下，可广泛应用于感应测井的微弱信号测试仪器。

Description

一种低噪声差分前置放大电路及放大器

技术领域

本发明属于微弱信号检测技术领域，更具体地，涉及一种低噪声差分前置放大电路及放大器。

背景技术

感应测井仪是利用电磁感应原理测量地层电阻从而有效评估油气储藏的一种常用仪器。通常感应测井仪的工作环境恶劣，需要承受高温、高压、腐蚀性液体侵蚀和强烈的机械振动等恶劣环境，而且从感应测井仪接收线圈出来的二次信号非常微弱(nV级)。为了获得如此微弱的信号，就必须设计低噪声的前置放大电路。尽管现在市场上有很多种低噪声集成运算放大器可供选择，但是耐高温且噪声性能很好的低噪声前置放大器很少，这就要求通过分立元件来构成符合要求的前置放大器。此外，低噪声集成运算放大器的低噪声特性往往比采用分立元件设计的前置放大器要差，不适合用于对噪声性能要求较高的微弱信号测试仪器，因此应该通过选择合适的分立元件设计制作一款应用于感应测井的低噪声差分前置放大器。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种低噪声差分前置放大电路及放大器，用于测量来自接收感应测井仪接收线圈的二次微弱信号，以克服现有放大器低噪声性能较差、不适用于高温等恶劣环境场合的不足。

本发明提供一种低噪声差分前置放大电路，包括：输入放大器、第一输出放大器、第二输出放大器、第一反馈电路以及第二反馈电路，其中：

所述输入放大器具有差分输入端与差分输出端；所述第一输出放大器具有差分输入端与输出端，所述第一输出放大器的差分输入端同相连接于所述输入放大器的差分输出端；所述第二输出放大器具有差分输入端与输出端，所述第二输出放大器的差分输入端反相连接于所述输入放大器的差分输出端；所述第一反馈电路的第一端连接于所述第一输出放大器的输出端，所述第一反馈电路的第二端连接于所述输入放大器的差分输入端的一端；所述第二反馈电路的第一端连接于所述第二输出放大器的输出端，所述第二反馈电路的第二端连接于所述输入放大器的差分输入端的另一端，其中，所述输入放大器包括：共射—共基放大电路、第一偏置电路以及第二偏置电路；所述共射—共基放大电路中的共射极放大电路采用多个晶体管并联，以降低电路输入噪声电压；所述共射—共基放大电路中的共基极放大电路采用单晶体管对管，以保证电路的对称性；所述第一偏置电路采用无噪声偏置电路结构，连接在所述共射—共基放大电路中的所述共射极放大电路的基极，为所述共射极放大电路提供偏置电压；所述第二偏置电路连接在所述共射—共基放大电路中的共基极放大电路的基极，为所述共基极放大电路提供偏置电压。

本发明还提供一种低噪声差分前置放大器，包括：电源滤波电路模块、第一级放大电路模块、第二级放大电路模块和低通滤波电路模块，其中：

所述电源滤波电路模块，用于滤除电源中存在的纹波，对所述第一级放大电路模块、所述第二级放大电路模块和所述低通滤波电路模块进行供电；

所述第一级放大电路模块，采用如权利要求1所述的低噪声差分前置放大电路，用于对差分输入信号进行放大；

所述第二级放大电路模块，用于对经所述第一级放大电路模块放大的信号进一步进行放大，并且滤除所述第一级放大电路模块输出的偏置电压；以及

所述低通滤波电路模块，用于对经所述第二级放大电路模块放大的信号最后进行放大，并且滤除所述信号中存在的高频噪声。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明采用差分结构，可以很大程度地抑制共模噪声干扰；共射—共基放大电路采用四管并联，有效降低放大电路的等效输入噪声电压密度；基极偏置电路的结构采用无噪声偏置电路，可以达到更好的噪声特性；在工作频宽10KHz～200KHz内，本发明的等效输入噪声电压密度为(温度为125℃)，具有良好的低噪声特性。在芯片的选取上，采用耐高温芯片，可以使本发明的前置放大器工作在高温环境中。本发明克服国内现有前置放大器不能同时满足耐高温与低噪声的性能，可广泛用于工作在高温等恶劣环境下的感应测井仪等对噪声特性要求高的微弱信号测试仪器中。

附图说明

图1为本发明实施例低噪声差分前置放大电路的原理图；

图2为本发明实施例低噪声差分前置放大器的整体框图；

图3为本发明实施例低噪声差分前置放大器的第二级放大电路的原理图；

图4为本发明实施例低噪声差分前置放大器的低通滤波电路的原理图；

图5为本发明实施例低噪声差分前置放大器的电源滤波电路的原理图；

图6为本发明实施例低噪声差分前置放大器的幅频特性曲线仿真图；

图7为本发明实施例低噪声差分前置放大器在不同温度下的等效输入噪声电压密度仿真图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1：共射—共基放大电路；2、3：仪用放大器；4、5：反馈电路；6：恒流源电路；7：第一基极偏置电路；8、9：第二基极偏置电路。Vdd、Vss：经电源滤波电路滤波后的正、负供电电源。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1所示为本发明实施例低噪声差分前置放大电路的原理图，包括共射—共基放大电路1，仪用放大器2、3，反馈电路4、5，恒流源电路6，第一基极偏置电路7以及第二基极偏置电路8、9。本发明的噪声差分前置放大电路用于前置放大一输入差动电压对VIP与VIN，以得到低噪声的输出差动电压对Vip与Vin。

在本发明实施例中，共射—共基放大电路1包括NPN型晶体管Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A、Q4B、Q5A、Q5B。共射—共基放大电路1于晶体管Q1A～Q4A与Q1B～Q4B的基极分别通过电容C_AL与C_AR输入差动电压对VIP与VIN，并据以于晶体管Q5A与Q5B的集电极输出差动电压对Va与Vb。Q1A～Q4A以及Q1B～Q4B分别为四个晶体管并联，即Q1A～Q4A各个晶体管的基极、射极与集电极分别连接在一起，Q1B～Q4B各个晶体管的基极、射极与集电极分别连接在一起。晶体管Q1A～Q4A与晶体管Q1B～Q4B的集电极分别连接至晶体管Q5A与Q5B的射极。晶体管Q5A与Q5B的基极接入第一基极偏置电路7，由第一基极偏置电路7为晶体管Q5A与Q5B提供基极偏置电压，使其处于最佳放大状态。晶体管Q5A与Q5B的集电极分别连接电阻R_DL与R_DR，将放大的电流转换成电压即输出差动电压对Va与Vb。本发明放大电路采用差分结构，为了保证其差分结构的对称性好，晶体管Q1A、Q1B、Q2A、Q2B、Q3A、Q3B、Q4A、Q4B、Q5A、Q5B应该使用对管，即两个晶体管采用同样的工艺集成在一个器件中，以下可称为晶体管对管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5。在本发明实施例中，共射—共基放大电路1采用四管并联，可以降低放大电路的等效输入噪声电压密度。并联晶体管个数的开方与等效输入噪声电压密度成反比，即晶体管的个数越多，等效输入噪声电压密度越小。同时考虑到并联晶体管的个数越多，所需要的偏置电流就越大，对电路的电源要求就越高。因此，在权衡电源和等效输入噪声电压密度大小的情况下，应该适当地选取并联晶体管的个数。同时，为了保证电路的高温低噪声特性，晶体管Q1A～Q5A与Q1B～Q5B应该选取能够在高温环境(至少为125℃)下工作，且能够保证晶体管的等效输入噪声电压低，最好使用军品级晶体管。共基极电路可以减小共射极电路的集电极和基级之间的密勒电容对频带的限制效应，起到拓宽频带的作用。

在本发明实施例中，仪用放大器2、3分别包括仪用放大芯片U1、U2和外接电阻R₉、R₁₀。仪用放大器2于仪用放大芯片U1的负端与正端分别接入共射—共基放大电路1的输出差动电压对Va与Vb，仪用放大器3于仪用放大芯片U2的正端与负端分别接入共射—共基放大电路1的输出差动电压对Va与Vb，并据以分别在仪用放大芯片U1、U2的输出端输出差动电压对Vip与Vin。外接电阻R₉与R₁₀分别接在仪用放大芯片U1与U2的两个端口处。Vdd与Vss同时对仪用放大芯片U1与U2进行正电源供电和负电源供电。仪用放大器2、3的放大倍数分别为K₁＝1+6000/R₉，K₂＝1+6000/R₁₀。通过对电阻R₉、R₁₀取值，使仪用放大器2、3的放大倍数达到100。这就可以使得放大电路的反馈电路4、5形成深度负反馈电路，使得放大电路的闭环增益只由反馈电路4、5中的电阻R_2L与R_1L或者R_2R与R_1R的比值来确定。同时，为了保证电路的高温低噪声特性，仪用放大芯片U1与U2应该选取能够在高温环境(至少为125℃)下工作，且能够保证其等效输入噪声电压低，最好使用军品级芯片。

在本发明实施例中，反馈电路4、5分别包括电阻R_2L、R_1L、电容C₃与电阻R_2R、R_1R、电容C₄。反馈电路4、5分别接收仪用放大器2、3的输出差分电压对Vip与Vin，并据以于电阻R_1L与R_1R的一端分别接至共射—共基放大电路1中晶体管Q1A～Q4A与Q1B～Q4B的射极，用于稳定本发明放大电路的闭环增益。电阻R_1L与R_1R的另一端接至恒流源电路6。电阻R_2L与R_2R的一端接仪用放大器2、3的输出差分电压对Vip与Vin，另一端分别通过隔直电容C₃与C₄接至晶体管Q1A～Q4A与Q1B～Q4B的射极。本发明实例中的反馈电路4、5是深度电压串联负反馈电路，则放大电路的闭环增益A_V1＝R_2L/R_1L或者A_V1＝R_2R/R_1R。通过对电阻R_2L、R_1L与R_2R、R_2L的合适取值，使得放大电路的增益达到200。为了保证电路的差分对称性，要求R_2L与R_2R、R_1L与R_1R的取值尽可能地相等。

在本发明实施例中，恒流源电路6由晶体管Q0和电阻R₀组成。恒流源电路6通过反馈电阻R_1L与R_1R向共射—共基放大电路1提供偏置电路，通过正确选取恒流源电路6中元件取值，提供使共射—共基放大电路1中晶体管等效输入噪声电压密度达到最小的偏置电流。晶体管Q0的集电极位于反馈电阻R_1L和R_1R之间，基极连接到地，射极与电阻R₀的一端相连。电阻R₀的另一端连接负供电电源Vss。恒流源电路6提供电流V_be为晶体管Q0的基射极电压，为正值；Vss为负值。由于V_be、Vss以及R₀为固定值，故由恒流源电路6提供的电流I₀恒定不变，称之为恒流。

在本发明实施例中，第一基极偏置电路7由电阻R₁₁、R₁₆和电容C₅组成，为晶体管Q5A与Q5B提供基极偏置电压。电阻R₁₁与R₁₆串联，R₁₁一端接正供电电源Vdd，R₁₆另一端接地，电容C₅与电阻R₁₆并联。电容C₅向晶体管Q5A与Q5B提供低阻抗交流地，同时还有将电阻R₁₁、R₁₆和电源上的噪声旁路到地的作用。

在本发明实施例中，第二基极偏置电路8、9分别包括电阻R₃、R₄、R₅以及电容C1，电阻R₆、R₇、R₈以及电容C₂，为共射—共基放大电路1中的共射极放大电路提供基极偏置电压。在本发明放大电路中，共射—共基放大电路1中共射极放大电路的等效输入噪声电压密度对放大电路的等效输入噪声电压密度贡献较大，当共射—共基放大电路1中共射极放大电路的基极偏置电压电路可以不引入噪声或是噪声很小时，可以降低整体电路的噪声。仅仅在提供基极偏置电压的情况下，利用第一基极偏置电路7的结构就可以做到，但是在考虑到电路的噪声时，当第二基极偏置电路8、9的结构采用无噪声偏置电路时无疑可以达到更好的噪声特性。在本发明实施例中，第二基极偏置电路8、9采用无噪声偏置电路，其内部结构为第二基极偏置电路8中电阻R₄、R₅串联，R₄另一端接地，R₅另一端接正供电电源Vdd，C₁与R₄并联，R₃一端接至R₄与R₅之间，另一端接至晶体管Q1A～Q4A的基极；第二基极偏置电路9中电阻R₇、R₈串联，R₇另一端接地，R₈另一端接正供电电源Vdd，C₂与R₇并联，R₆一端接至R₇与R₈之间，另一端接至晶体管Q1B～Q4B的基极。为了保证电路的差分对称性，电阻R₃、R₄、R₅以及电容C₁与电阻R₆、R₇、R₈以及电容C₂的取值均满足一一对应相等的关系。无噪声偏置电路8、9中对应的电阻及电容必须同时满足以下条件：

$\frac{1}{{\mathrm{wc}}_1}<<R_4//R_5,(\frac{1}{{\mathrm{wc}}_2}<<R_7//R_8)---\left(1\right)$

$R_3>>\frac{E_n}{I_n}\&times;\frac{1}{{\mathrm{wc}}_1},(R_6>>\frac{E_n}{I_n}\&times;\frac{1}{{\mathrm{wc}}_2})---\left(2\right)$

$\frac{1}{{R_3}^2}({E_3}^2+{E_{b1}}^2)<<{I_n}^2,\left(\frac{1}{{R_6}^2}({E_6}^2+{E_{b2}}^2){<<I_n}^2\right)---\left(3\right)$

其中，w＝2πf，f表示低噪声差分前置放大电路的输入信号频率；E_n、I_n分别表示晶体管对管的噪声模型；E₃表示电阻R₃的热噪声电压，E₆表示电阻R₆的热噪声电压；E_b1表示电容C₁、电阻R₄、R₅并联的等效阻抗上的合成噪声，E_b2表示电容C₂、电阻R₇、R₈并联的等效阻抗上的合成噪声。对于最低工作频率来说，电容C₁(C₂)的阻抗远小于电阻R₃(R₆)，因此电阻R₄、R₅(R₇、R₈)的噪声被旁路阻隔而不进入到晶体管对管Q1、Q2、Q3、Q4中，保证了电路的低噪声特点。

图2所示为本发明实施例低噪声差分前置放大器的整体框图，采用三级放大电路来达到100dB的放大倍数。在本发明实施例中，本发明的低噪声差分前置放大器包括四个模块：电源滤波电路模块，用于滤除电源中存在的纹波，对第一级放大电路模块、第二级放大电路模块和低通滤波电路模块进行供电，降低电路噪声；第一级放大电路模块，采用上述低噪声差分前置放大电路，在差分结构的基础上采用较大的增益，同时采用多管并联和无噪声偏置电路，使得整体电路的等效输入噪声电压密度与第一级放大电路模块的等效输入噪声电压密度近似，使得在控制第一级放大电路模块的等效输入噪声电压密度的数值很小时，整体电路的等效输入噪声电压密度也会很小，第一级放大电路模块对微弱信号放大的同时对整体电路的噪声起到主导作用；第二级放大电路模块，用于对信号进一步进行放大，并且滤除前级输出的偏置电压；低通滤波电路模块，用于对信号最后进行放大，并且滤除信号中存在的高频噪声。

图3所示为本发明实施例低噪声差分前置放大器的第二级放大电路的原理图，包括仪用放大芯片U3，外接电阻R₁₉，电阻R₁₇、R₁₈，电容C₆、C₇。第二级放大电路接收第一级放大电路输出的差动电压对Vip与Vin，并据以于仪用放大芯片U3的输出端输出电压Vo1。外接电阻R₁₉接在仪用放大芯片U3的两个端口处。第二级放大电路中电阻R₁₇、电容C₆串联，电阻R₁₈、电容C₇串联，R₁₇与R₁₈的另一端接地，C₆与C₇的另一端分别接收第一级放大电路的输出差动电压对Vip与Vin，电阻R₁₇与电容C₆、电阻R₁₈与电容C₇分别组成两个高通滤波器，滤除第一级放大电路输出的偏置电压。仪用放大芯片U3的负端和正端分别接至电容C₆与R₁₇之间、电容C₇与R₁₈之间，接收滤波后的差分电压对，输出端输出电压Vo1。Vdd与Vss对U3进行正电源供电和负电源供电。考虑到差分电路的对称性，电阻R₁₇、R₁₈的取值应该尽可能地相等，电容C₆、C₇的取值也应该尽可能地相等。第二级放大电路的增益A_V2由仪用放大芯片U3及外接电阻R₁₉来决定，即A_v2＝1+6000/R₁₉。通过对R₁₉取合适的值，使得第二级放大电路的增益A_V2＝100。

图4所示为本发明实施例低噪声差分前置放大器的低通滤波电路的原理图，包括电阻R₂₂、R₂₃、R₂₄，电容C₈、C₉和电阻R₂₅、R₂₆、R₂₇，电容C₁₀、C₁₁以及运算放大器U4A、U4B，组成四阶无限增益多路反馈巴特沃思低通滤波器，滤除高频噪声。低通滤波电路接收第二级放大电路输出的电压Vo1，并据以于运算放大器的输出端输出电压Vo。电阻R₂₂一端接收第二级放大电路输出的电压Vo1，另一端与电阻R₂₄串联接至运算放大器U4A的负端，U4A的正端接地。在电阻R₂₂与R₂₄之间通过电容C₈接地，通过电阻R₂₃接至运算放大器U4A的输出端，并在U4A的负端与输出端之间接入电容C₉。电阻R₂₅一端接收运算放大器U4A输出的电压，另一端与电阻R₂₇串联接至运算放大器U4B的负端，U4B的正端接地。在电阻R₂₅与R₂₇之间通过电容C₁₀接地，通过电阻R₂₆接至运算放大器U4B的输出端，并在U4B的负端与输出端之间接入电容C₁₁。Vdd与Vss同时对运算放大器U4A与U4B进行正电源供电和负电源供电。低通滤波电路的放大倍数为A_v3＝(R₂₃/R₂₂)×(R₂₆/R₂₅),通过对电阻R₂₂、R₂₃、R₂₅、R₂₆取合适的值，可以使低通滤波电路的放大倍数达到5。对于四阶无限增益多路反馈巴特沃思低通滤波器的参数选择，将遵循如下给出的计算公式：

R₂₂＝R₂₃/K₁  (R₂₅＝R₂₆/K₂)    (4)

$R_{23}=\frac{2(K_1+1)}{[B_1{C}_8+\sqrt{{B_1}^2{C_8}^2-{4C_1}^{\&prime;}{C}_8{C}_9(K_1+1)}]\mathrm{\&omega;}}$

$(R_{26}=\frac{2(K_2+1)}{[B_2{C}_{10}+\sqrt{{B_2}^2{C_{10}}^2-{{4C}_2}^{\&prime;}{C}_{10}{C}_{11}(K_2+1)}]\mathrm{\&omega;}})---\left(5\right)$

$R_{24}=\frac{1}{{C_1}^{\&prime;}{C}_8{C}_9{R}_{23}{\mathrm{\&omega;}}^2},(R_{27}=\frac{1}{{C_2}^{\&prime;}{C}_{10}{C}_{11}{R}_{26}{\mathrm{\&omega;}}^2})---\left(6\right)$

其中，K₁、K₂分别为四阶无限增益多路反馈巴特沃思低通滤波器前二阶和后二阶的放大倍数；B₁、B₂、C₁'、C₂'分别为四阶低通滤波器的设计归一化参数；ω为四阶器无限增益多路反馈巴特沃思低通滤波器的转折角频率。当给定K₁、K₂、B₁、B₂、C₁'、C₂'和ω值时，先按照经验规则选定电阻C₈(C₁₀)近似为10/f_c(uF)的标称值，其中f_c为低通滤波器的截止频率。然后根据选出电阻C₉(C₁₁)的标称值。最后根据上述公式(4)～(6)计算出电阻R₂₂、R₂₃、R₂₄(R₂₅、R₂₆、R₂₇)的值，至此已经计算出了电路中涉及到的全部参数。在本发明实施例中，如果计算出来的电阻值不易实现，则可以将电路中所有的电阻值乘以一个常数，同时所有的电容值除以该常数，得到的滤波器性能不变。Vo1为第二级放大电路的输出信号。Vo为低通滤波电路的输出信号，也是整个低噪声差分前置放大器的输出信号。

图5所示为本发明实施例低噪声差分前置放大器的电源滤波电路的原理图。本发明实施例中对外接正负电源V1与V2分别进行滤波后输出得到正、负供电电源Vdd与Vss。正电源滤波电路中晶体管Q6的集电极连接外接正电源V1，同时其集电极通过连接并联的电阻R₃₁和反向二极管D2后通过电阻R₃₂连接至晶体管Q6的基极，电阻R₃₂不连接晶体管Q6基极的端子通过并联的极性电容C₁₃和电容C₁₄接地。晶体管Q6的集电极通过电容C₁₂接地，集电极与射极之间接反向二极管D1，基极与射极之间接反向二极管D3，从射极输出正供电电源Vdd。负电源滤波电路中晶体管Q7射极连接外接负电源V2，同时其射极通过连接并联的电阻R₃₄和反向二极管D5后通过电阻R₃₃连接至晶体管Q7的基极，电阻R₃₃不连接晶体管Q7基极的端子通过并联的极性电容C₁₇和电容C₁₆₄接地。晶体管Q7的射极通过电容C₁₅接地，射极与集电极之间接反向二极管D4，基极与集电极之间接反向二极管D6，从集电极输出负供电电源Vss。在本发明实施例中，为了避免引入220V/50Hz交流电源对微弱信号检测仪器的噪声干扰，应该对供电电源中存在的纹波进行滤除，以提高整体电路的噪声特性。为了消除外界的噪声干扰，在低噪声差分前置放大器的各个单元电路的外部均设置电磁屏蔽外壳。在电源滤波电路中，由于采用双电源进行供电，对电路外部接入的正负电源均要进行滤波。正负电源滤波电路原理一样，具有对称性。整体电源滤波电路起到一个带阻滤波的作用，滤除供电电源中存在的纹波干扰。对电源滤波后可以降低电路的整体噪声。

图6所示为本发明实施例低噪声差分前置放大器的幅频特性曲线仿真图，取样点为(200.116k,99.866dB)。由于本发明所设计的电路用于测量微弱信号，为百nv级。当设计电路的放大倍数为99.866dB，近似达到100dB，可以估算，百nv级信号可以放大到十mv级信号，必然可以满足信号放大要求。

图7所示为本发明实施例低噪声差分前置放大器在不同温度下的等效输入噪声电压仿真图，对应于图中的仿真曲线，曲线上有着“□”符号的代表25℃下的等效输入噪声电压曲线；有着“○”符号的代表75℃下的等效输入噪声电压曲线；有着“△”符号的代表125℃下的等效输入噪声电压曲线。对应温度下的取样数据点分别为(30.000k,626.813p)/25℃、(30.000k,693.482p)/75℃、(30.000k,757.411p)/125℃。随着温度的升高，噪声也将变大。为了保证本发明所设计的前置放大器能够适用于感应测井，要求其等效输入噪声电压随着温度的升高变化不要过大，即在高温的时候仍然能够保证低输入噪声电压。从上述的取样点数据可知，本发明能够在高温环境中保证低输入噪声电压。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种低噪声差分前置放大电路，其特征在于，包括：输入放大器、第一输出放大器、第二输出放大器、第一反馈电路以及第二反馈电路，其中：

所述输入放大器具有差分输入端与差分输出端；所述第一输出放大器具有差分输入端与输出端，所述第一输出放大器的差分输入端同相连接于所述输入放大器的差分输出端；所述第二输出放大器具有差分输入端与输出端，所述第二输出放大器的差分输入端反相连接于所述输入放大器的差分输出端；所述第一反馈电路的第一端连接于所述第一输出放大器的输出端，所述第一反馈电路的第二端连接于所述输入放大器的差分输入端的一端；所述第二反馈电路的第一端连接于所述第二输出放大器的输出端，所述第二反馈电路的第二端连接于所述输入放大器的差分输入端的另一端，其中，所述输入放大器包括：共射—共基放大电路、第一偏置电路以及第二偏置电路；所述共射—共基放大电路中的共射极放大电路采用多个晶体管并联，以降低电路输入噪声电压；所述共射—共基放大电路中的共基极放大电路采用单晶体管对管，以保证电路的对称性；所述第一偏置电路采用无噪声偏置电路结构，连接在所述共射—共基放大电路中的所述共射极放大电路的基极，为所述共射极放大电路提供偏置电压；所述第二偏置电路连接在所述共射—共基放大电路中的共基极放大电路的基极，为所述共基极放大电路提供偏置电压。

2.如权利要求1所述的低噪声差分前置放大电路，其特征在于，所述输入放大器为输入差分电压对VIP与VIN的输入级，而所述第一输出放大器、所述第二输出放大器为所述共射—共基放大电路的输出级。

3.如权利要求2所述的低噪声差分前置放大电路，其特征在于，通过恒流源电路为所述共射—共基放大电路提供偏置电流；所述第一偏置电路的一端连接所述共射—共基放大电路的所述共基极放大电路的基极，另一端连接第一电压；所述第二偏置电路的一端连接所述共射—共基放大电路的所述共射极放大电路的基极，另一端连接所述第一电压；所述恒流源电路的一端连接第二电压，另一端通过电阻连接所述共射—共基放大电路的所述共射极放大电路的射极，其中，所述第一电压与所述第二电压分别为正负供电电压。

4.如权利要求3所述的低噪声差分前置放大电路，其特征在于，其中所述第一反馈电路包括第一电阻、第二电阻和电容，所述第一电阻的一端连接所述第一输出放大器的输出端，另一端通过所述电容连接所述共射—共基放大电路的所述共射极放大电路的射极，所述第二电阻的一端连接所述共射—共基放大电路的所述共射极放大电路的射极，另一端连接至所述恒流源电路不接所述第二电压的一端。

5.如权利要求3或4所述的低噪声差分前置放大电路，其特征在于，其中所述第二反馈电路包括第一电阻、第二电阻和电容，所述第一电阻的一端连接所述第二输出放大器的输出端，另一端通过所述电容连接所述共射—共基放大电路的所述共射极放大电路的射极，所述第二电阻的一端连接所述共射—共基放大电路的所述共射极放大电路的射极，另一端连接至所述恒流源电路不接所述第二电压的一端。

6.如权利要求1或2所述的低噪声差分前置放大电路，其特征在于，所述第一输出放大器为仪用放大器，所述输入放大器为所述仪用放大器的输入级，而所述第一反馈电路为所述仪用放大器的输出级；所述第二输出放大器为仪用放大器，所述输入放大器为所述仪用放大器的输入级，而所述第二反馈电路为所述仪用放大器的输出级。

7.如权利要求1或2所述的低噪声差分前置放大电路，其特征在于，所述输入放大器的所述差分输入端分别通过第一电容与第二电容输入差分电压对VIP与VIN；所述第一输出放大器的输出端输出电压Vip；所述第二输出放大器的输出端输出电压Vin。

8.一种低噪声差分前置放大器，其特征在于，包括：电源滤波电路模块、第一级放大电路模块、第二级放大电路模块和低通滤波电路模块，其中：

所述电源滤波电路模块，用于滤除电源中存在的纹波，对所述第一级放大电路模块、所述第二级放大电路模块和所述低通滤波电路模块进行供电；

所述第一级放大电路模块，采用如权利要求1所述的低噪声差分前置放大电路，用于对差分输入信号进行放大；

所述第二级放大电路模块，用于对经所述第一级放大电路模块放大的信号进一步进行放大，并且滤除所述第一级放大电路模块输出的偏置电压；以及

所述低通滤波电路模块，用于对经所述第二级放大电路模块放大的信号最后进行放大，并且滤除所述信号中存在的高频噪声。