CN104506145A - 一种低噪声的小信号放大电路及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低噪声的小信号放大电路，其中，初级耦合电路和初级滤波电路顺次连接于放大电路的信号输入端和初级运放的正相输入端之间；初级中点电位电路连接于初级耦合电路和初级滤波电路之间；运放供电电路连接于初级运放和次级运放的电源输入端；初级反馈电路连接于初级运放的输出端和负相输入端之间；次级滤波电路连接于初级运放的输出端和次级运放的正相输入端之间；次级反馈电路连接于次级运放的输出端和负相输入端之间；次级运放的输出端连接于放大电路的信号输出端。本发明通过改变现有放大电路结构和使用的电容器件，进而降低了小信号放大电路中的噪声干扰，提高小信号的信噪比。

Description

一种低噪声的小信号放大电路及其实现方法

技术领域

本发明涉及信号放大电路领域，特别涉及一种低噪声的小信号放大电路及其实现方法。

背景技术

目前，随着电子产品行的高速发展，各种电子产品，尤其是消费类的产品都在向集成度高、模块小的方向不断发展。

在集成度越来越高，器件、模块尺寸越来越小的情况下，为了减小空间的占用，以往的较大尺寸的器件已经不能集成到较小的空间中，进而小尺寸器件已经被开发和广泛应用小尺寸空间中。

但是，这种取代在进一步降低空间占用的同时也带来了一定的问题。小尺寸电路中的电信号相比于传统大尺寸电路中的电信号强度小得多，一般称这种信号为小信号。小信号和大信号相比，虽然满足了集成度高、模块小型化的发展趋势，但是易于受到各种信号的干扰而产生电信号噪声，例如声音的电信号噪声、视频的电信号噪声等，甚至地磁的微弱扰动或者大气中电磁场的微弱扰动都能够给小信号电路带来灾难性影响。

虽然可以采用各种手段来屏蔽外界对小信号电路带来的噪声影响。但是，小信号电路中由于器件尺寸小、信号线距离更近等问题也会导致小信号电路内部噪声的产生。而这种小信号电路内部的噪声很难被屏蔽，当小信号被放大后，小信号电路内部产生的噪声一并被放大而影响放大后信号的质量。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种低噪声的小信号放大电路及其实现方法，以减少小信号放大电路内部所产生的噪声。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种低噪声的小信号放大电路，包括初级运放、次级运放、初级耦合电路、初级反馈电路和次级反馈电路；其中，

所述初级耦合电路连接于所述低噪声的小信号放大电路的信号输入端和初级运放的正相输入端之间；

所述初级反馈电路连接于初级运放的输出端和负相输入端之间；

所述次级反馈电路连接于次级运放的输出端和负相输入端之间；

所述次级运放的输出端连接于所述低噪声的小信号放大电路的信号输出端；

所述初级耦合电路包括一端连接于所述信号输入端、另一端连接于所述初级运放的正相输入端的电容C1，所述电容C1为铝电解电容、固态电容或者钽电容。

进一步，所述低噪声的小信号放大电路还包括连接于所述初级耦合电路和初级运放的正相输入端之间的初级滤波电路；

所述初级滤波电路包括电阻R1和电容C2，所述电容C2为陶瓷电容；所述电阻R1的第一端连接于所述初级耦合电路和初级中点电位电路，所述电阻R1的第二端和电容C2的第一端连接于所述初级运放的正相输入端，所述电容C2的第二端接地。

进一步，所述低噪声的小信号放大电路还包括连接于所述初级运放的电源输入端和次级运放的电源输入端的运放供电电路；其中，

所述运放供电电路包括电阻R4、电容C3和电容C4，所述电容C3为陶瓷电容，所述电容C4为铝电解电容、固态电容或者钽电容；所述电阻R4的第一端连接于所述第一电源电压，所述电阻R4的第二端连接于所述电容C3的第一端、电容C4的第一端和初级运放的电源输入端，所述电容C3的第二端和电容C4的第二端接地；

所述初级运放的接地端和次级运放的接地端均接地。

进一步，所述低噪声的小信号放大电路还包括连接于所述初级运放的电源输入端和接地端之间，以及连接于所述次级运放的电源输入端和接地端之间的运放供电电路；其中，

所述运放供电电路的正电压输出端连接于所述初级运放的电源输入端和所述次级运放的电源输入端；

所述运放供电电路的负电压输出端连接于所述初级运放的接地端和所述次级运放的接地端。

进一步，所述初级反馈电路包括电阻R5、电阻R6、电容C5和电容C6；所述电容C5的第一端和电阻R6的第一端连接于所述初级运放的输出端，所述电容C5的第二端、电阻R6的第二端和电阻R5的第一端连接于所述初级运放的负相输入端，所述电阻R5的第二端通过电容C6接地；其中，所述电容C5为陶瓷电容，所述电容C6为铝电解电容、固态电容或者钽电容。

进一步，所述次级反馈电路包括电阻R8、电阻R9、电容C8和电容C9，所述电阻R8的第一端和电容C8的第一端连接于所述次级运放的输出端，所述电阻R8的第二端、电容C8的第二端和电阻R9的第一端连接于所述次级运放的负相输入端，所述电阻R9的第二端通过电容C9接地，其中所述电容C8为陶瓷电容，所述电容C9为铝电解电容、固态电容或者钽电容。

进一步，所述低噪声的小信号放大电路还包括连接于所述初级耦合电路和初级滤波电路之间的初级中点电位电路；

所述初级中点电位电路包括电阻R2和电阻R3，所述电阻R2和电阻R3的阻值相等；所述电阻R2的第一端连接于第一电源电压，所述电阻R2的第二端和电阻R3的第一端连接于所述初级耦合电路和初级滤波电路之间，所述电阻R3的第二端接地。

进一步，所述低噪声的小信号放大电路还包括连接于所述第一电源电压和初级中点电位电路之间的初级中点电位滤波电路；

所述初级中点电位滤波电路包括电容C10和电容C11，所述电容C10和电容C11均为陶瓷电容；

所述电容C10的第一端和电容C11的第一端连接于所述第一电源电压，所述电容C10的第二端和电容C11的第二端接地。

进一步，所述低噪声的小信号放大电路还包括连接于所述初级运放的输出端和次级运放的正相输入端之间的次级滤波电路；

所述次级滤波电路包括电阻R7和电容C7，所述电容C7为陶瓷电容；所述电阻R7的第一端连接于所述初级运放的输出端，所述电阻R7的第二端和电容C7的第一端连接于所述次级运放的正相输入端，所述电容C7的第二端接地。

进一步，所述低噪声的小信号放大电路还包括连接于所述次级运放负相输入端和输出端之间的多路选择电路；

所述多路选择电路包括电容C12、电容C13、磁珠L、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14和多路选择器，其中所述多路选择器型号为74HC4052，电容C12和电容C13为陶瓷电容；所述磁珠L的第一端连接第一电源电压，磁珠L的第二端与电容C12的第一端、电容C13的第一端和多路选择器的VCC端连接，电容C12的第二端和电容C13的第二端接地，多路选择器的1Y0端通过电阻R10连接于次级运放的输出端，多路选择器的1Y1端通过电阻R11连接于次级运放的输出端，多路选择器的1Y2端通过电阻R12连接于次级运放的输出端，多路选择器的1Y3端通过电阻R13连接于次级运放的输出端，多路选择器的E端通过电阻R14接地，多路选择器的1Z端连接于次级运放的负相输入端，多路选择器的GND端和VEE端接地。

进一步，所述低噪声的小信号放大电路还包括连接于所述信号输入端和接地端之间的阻抗匹配电阻R15。

一种低噪声的小信号放大电路的实现方法，包括：

将所述低噪声的小信号放大电路的初级耦合电路中所使用的陶瓷电容替换为铝电解电容、固态电容或者钽电容；其中，

所述低噪声的小信号放大电路包括初级运放、次级运放、初级耦合电路、初级反馈电路和次级反馈电路；其中，

所述初级耦合电路连接于所述低噪声的小信号放大电路的信号输入端和初级运放的正相输入端之间；

所述运放供电电路连接于所述初级运放的电源输入端和次级运放的电源输入端；

所述初级反馈电路连接于初级运放的输出端和负相输入端之间；

所述次级反馈电路连接于次级运放的输出端和负相输入端之间；

所述次级运放的输出端连接于所述低噪声的小信号放大电路的信号输出端；

所述初级耦合电路包括一端连接于所述信号输入端、另一端连接于所述初级运放的正相输入端的电容C1。

从上述方案可以看出，本发明的低噪声的小信号放大电路以及低噪声的小信号放大电路的实现方法，将初级中点电位电路进行重新设计，并将次级运放由负相输入改为正向输入，并去除初级运放和次级运放之间的次级耦合电路，简化了电路结构，进而减少了放大信号通路中陶瓷电容噪声的影响。进一步地，本发明实施例中，对于产生噪声影响较大的电路中将个别陶瓷电容替换为铝电解电容、固态电容或者钽电容(例如电容C1、电容C4、电容C8和电容C13)，而其它电容仍然采用陶瓷电容，同时对电路进行重新设计，一方面降低了陶瓷电容颤噪效应对放大电路的噪声影响，另一方面也不会过度地增大低噪声的小信号放大电路的占用空间，其在小信号的低噪声情况下的放大和电路占用之间能够达到理想的平衡。本发明在不增加额外成本，减少电路元器件的同时，将陶瓷电容的颤噪效应抑制到极低，明显提高小信号的信噪比。本发明实施例可以现有电路的震动噪声从-10dB降低到-70dB。

附图说明

图1为现有技术中的小信号放大电路结构示意图；

图2为本发明的低噪声的小信号放大电路第一实施例结构示意图；

图3为本发明的低噪声的小信号放大电路第二实施例示意图。

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，以下参照附图并举实施例，对本发明作进一步详细说明。

集成度越来越高，器件、模块尺寸越来越小的趋势下，小尺寸器件已经被开发和广泛应用小尺寸空间中，例如，以往的大尺寸电解电容已经被小尺寸贴片的陶瓷电容所取代。

图1为现有的一种连接于MIC和效果器之间的小信号放大电路结构。该电路结构由两个运算放大器组成，分别为初级运放AMP1和次级运放AMP2，该电路还包括初级耦合电路101、初级滤波电路102、运放供电电路104、初级反馈电路105、次级耦合电路106、次级输入电路107和次级反馈电路109。

其中，初级耦合电路101和初级滤波电路102顺次连接于信号输入端V_in和初级运放AMP1的正相输入端之间；运放供电电路104连接于初级运放AMP1的电源输入端和次级运放AMP2的电源输入端；初级反馈电路105连接于初级运放AMP1的输出端和负相输入端之间；次级耦合电路106和次级输入电路107顺次连接于初级运放AMP1的输出端和次级运放AMP2的负相输入端之间；次级反馈电路109连接于次级运放AMP2的输出端和负相输入端。

图1所示电路中还进一步包括有初级中点电位电路103和次级中点电位电路108。其中，初级中点电位电路103连接于初级运放AMP1的正相输入端；次级中点电位电路108连接于次级运放AMP2的正相输入端。

另外，图1所示电路中还包括了连接于次级运放AMP2的输出端和负相输入端之间的多路选择电路110。

该电路的具体器件组成和连接结构如下。

图1所示电路中的初级耦合电路101由电容C101构成，电容C101的第一端连接于信号输入端V_in以接收MIC发送来的小信号，电容C101的第二端连接于初级滤波电路102。

图1所示电路中的初级滤波电路102包括电阻R101和电容C102，其中电阻R101的第一端连接于初级耦合电路101，电阻R101的第二端和电容C102的第一端连接于初级运放AMP1的正相输入端，电容C102的第二端接地GND。

图1所示电路中的运放供电电路104包括电容C105、电容C106和电阻R104。其中，电阻R104的第一端连接第一电源电压V_cc，电阻R104的第二端与电容C105的第一端、电容C106的第一端和初级运放AMP1的电源输入端连接，电容C105的第二端和电容C106的第二端接地GND。另外，图1中，电阻R104的第二端还与次级运放AMP2的电源输入端连接，图1中用VccAMP表示。该运放供电电路104同时给初级运放AMP1和次级运放AMP2供电。

图1所示电路中的初级反馈电路105包括电容C107、电阻R105和电阻R106。其中，电容C107的第一端和电阻R105的第一端均连接于初级运放AMP1的输出端，电容C107的第二端、电阻R105的第二端和电阻R106的第一端均连接于初级运放AMP1的负相输入端，电阻R106的第二端通过一隔直电阻C115接地GND。

图1所示电路中的次级耦合电路106由电容C108构成，电容C108的第一端连接于初级运放AMP1的输出端，电容C108的第二端连接于次级输入电路107。

图1所示电路中的次级输入电路107由电阻R107构成，电阻R107的第一端连接于次级耦合电路106，电阻R107的第二端连接于次级运放AMP2的负相输入端。

图1所示电路中的次级反馈电路109包括电容C112和电阻R109。其中，电容C112的第一端和电阻R109的第一端均连接于次级运放AMP2的输出端，电容C112的第二端和电阻R109的第二端均连接于次级运放AMP2的负相输入端。

另外，图1所示电路中的初级中点电位电路103包括电容C103、电容C104、电阻R102和电阻R103。其中，电阻R102的第一端连接第二电源电压0.5V_cc，电阻R102的第二端与电容C103的第一端、电容C104的第一端和电阻R103的第一端连接，电容C103的第二端和电容C104的第二端接地GND，电阻R103的第二端连接于初级运放AMP1的正相输入端。其中，第二电源电压0.5V_cc的是第一电源电压V_cc的二分之一，也可叫中点电位电源电压，若第一电源电压V_cc为9V，则第二电源电压0.5V_cc为4.5V。

图1所示电路中的次级中点电位电路108包括电容C109、电容C110、电容C111和电阻R108。其中，电容C110的第一端、电容C111的第一端和电阻R108的第一端均连接于第二电源电压0.5V_cc，电阻R108的第二端和电容C109的第一端均连接于次级运放AMP2的正相输入端，电容C109的第二端、电容C110的第二端和电容C111的第二端接地。

图1所示电路中的多路选择电路110包括电容C113、电容C114、磁珠L、电阻R110、电阻R111、电阻R112、电阻R113、电阻R114和多路选择器U。其中多路选择器U的型号为74HC4052，其共有16个端口。多路选择电路110中，磁珠L的第一端连接第一电源电压V_cc，磁珠L的第二端与电容C113的第一端、电容C114的第一端和多路选择器U的VCC端连接，电容C113的第二端和电容C114的第二端接地GND，多路选择器U的1Y0端通过电阻R110连接于次级运放AMP2的负相输入端，多路选择器U的1Y1端通过电阻R111连接于次级运放AMP2的负相输入端，多路选择器U的1Y2端通过电阻R112连接于次级运放AMP2的负相输入端，多路选择器U的1Y3端通过电阻R113连接于次级运放AMP2的负相输入端，多路选择器U的E端通过电阻R114接地GND，多路选择器U的1Z端连接于次级运放AMP2的输出端，多路选择器U的GND端和VEE端接地GND。

图1所示电路中，初级运放AMP1的电源接地端接地GND，次级运放AMP2的电源接地端接地GND，次级运放AMP2的输出端连接于信号输出端V_out，以向效果器输出放大的信号。图1所示电路中，还包括一匹配电阻R115，用于匹配前级MIC的阻抗，其中，匹配电阻R115的第一端连接于信号输入端V_in，匹配电阻R115的第二端接地GND。

图1所示的电路中所使用的电容均为陶瓷电容进而减小了电路的占用空间，并且MIC向电路输入端V_in输入的信号为小信号，进而有利于在小空间内设值电路对小信号的放大，节省了放大电路的空间占用。

但是，图1所示的小信号放大电路中的小信号易于受到各种信号的干扰而产生电信号噪声，例如MIC输入的声音的电信号噪声、视频的电信号对其也有噪声影响等等，虽然经过各种手段能够减小相应的噪声影响，但是在该电路中仍然存在着内部的噪声而无法消除。

经过大量的实验和数据分析发现，该电路中的噪声主要是由该电路中的陶瓷电容所产生。陶瓷电容虽然具有体积小的优点，但是其具有颤噪效应和压电效应，进而在电路中可能引入极其微弱的噪声，虽然噪声很小，但是对于小信号电路来说，仍然对小信号产生了干扰，进而经过图1所示电路放大之后的信号，其噪声幅度也将放大，影响随后效果器对放大信号的处理。这将极大地降低使用该种电路的电器产品的使用。

因此，本发明提出了图2所示的低噪声的小信号放大电路的第一实施例，其包括初级运放AMP1、次级运放AMP2、初级耦合电路201、初级反馈电路205和次级反馈电路207。其中，所述初级耦合电路201连接于所述低噪声的小信号放大电路的信号输入端V_in和初级运放AMP1的正相输入端之间。所述初级反馈电路205连接于初级运放AMP1的输出端和负相输入端之间。所述次级反馈电路207连接于次级运放AMP2的输出端和负相输入端之间。所述次级运放AMP2的输出端连接于所述低噪声的小信号放大电路的信号输出端V_out。其中，所述初级耦合电路201由电容C1构成，所述电容C1为铝电解电容、固态电容或者钽电容；所述电容C1的第一端连接于所述信号输入端，所述电容C1的第二端连接于所述初级运放AMP1的正相输入端。

图2所示电路中，还包括初级滤波电路202，所述初级耦合电路201和初级滤波电路202顺次连接于所述低噪声的小信号放大电路的信号输入端V_in和初级运放AMP1的正相输入端之间。所述初级耦合电路201的电容C1的第一端连接于所述信号输入端，所述电容C1的第二端连接于所述初级滤波电路202。

图2所示的电路中，还包括初级中点电位电路203，所述初级中点电位电路203连接于所述初级耦合电路201和初级滤波电路202之间。所述初级耦合电路201的电容C1的第一端连接于所述信号输入端，所述电容C1的第二端连接于所述初级滤波电路202和初级中点电位电路203。

图2所示的电路中，还包括运放供电电路204，所述运放供电电路204连接于所述初级运放AMP1的电源输入端和次级运放AMP2的电源输入端，图2中运放供电电路204中的V_ccAMP与次级运放AMP2的电源输入端的V_ccAMP表示二者相连接。所述初级运放AMP1的电源接地端和次级运放AMP2的电源接地端接地。

图2所示的电路中，还包括次级滤波电路206，所述次级滤波电路206连接于所述初级运放AMP1的输出端和次级运放AMP2的正相输入端之间。即所述初级运放AMP1的输出端不直接连接于所述次级运放AMP2的正相输入端，而是所述初级运放AMP1的输出端通过所述次级滤波电路206连接于所述次级运放AMP2的正相输入端。

与图1现有的连接于MIC和效果器之间的放大电路相比，本发明的低噪声的小信号放大电路实施例，将初级耦合电路中的电容由陶瓷电容替换为铝电解电容、固态电容或者钽电容，可消除初级耦合电路中陶瓷电容颤噪效应给信号输入端V_in所输入的MIC小信号增加的噪声影响。

同时，本发明中，将初级中点电位电路103进行重新设计，并将次级运放AMP2由负相输入改为正向输入，并去除初级运放AMP1和次级运放AMP2之间的次级耦合电路106，简化了电路结构并随之去除了次级耦合电路106中的陶瓷电容，进而减少了放大信号通路中陶瓷电容噪声的影响。进一步地，本发明中各个电路的结构以及所使用的电容也进行了重新设计，进而更加降低了陶瓷电容对电路中噪声的影响，以下进一步进行说明。

所述初级滤波电路202包括电阻R1和电容C2，所述电容C2为陶瓷电容；所述电阻R1的第一端连接于所述初级耦合电路201和初级中点电位电路203，所述电阻R1的第二端和电容C2的第一端连接于所述初级运放的正相输入端，所述电容C2的第二端接地GND。

所述初级中点电位电路203包括电阻R2和电阻R3，所述电阻R2和电阻R3的阻值相等；所述电阻R2的第一端连接于第一电源电压V_cc，所述电阻R2的第二端和电阻R3的第一端连接于所述初级耦合电路201和初级滤波电路202之间，所述电阻R3的第二端接地GND。与图1现有的连接于MIC和效果器之间的放大电路相比，本发明实施例的初级中点电位电路203采用了两个阻值相同的电阻串联于第一电源电压V_cc和第二电源电压之间，进而在电阻R2和电阻R3之间产生中点电位并通过初级滤波电路202输出给所述初级运放AMP1的正相输入端，而图1的现有电路中是由额外的电路产生中点电位，并通过图1的初级中点电位电路103中的电阻R102和电阻R103输出给初级运放AMP1的正相输入端，由此可以看出，本发明实施例简化了中点电位产生电路和初级中点电位电路103的电路结构，仅采用两个阻值相同的电阻即产生中点电位，由于电路结构的简化设计使得所采用的元器件的减少，进而消除了中点电位产生电路和初级中点电位电路103的噪声干扰。

所述运放供电电路204包括电阻R4、电容C3和电容C4，所述电容C3为陶瓷电容，所述电容C4为铝电解电容、固态电容或者钽电容；所述电阻R4的第一端连接于所述第一电源电压V_cc，所述电阻R4的第二端连接于所述电容C3的第一端、电容C4的第一端和初级运放的电源输入端，所述电容C3的第二端和电容C4的第二端接地GND。电容C4由陶瓷电容替换为铝电解电容、固态电容或者钽电容，可消除运放供电电路204中陶瓷电容颤噪效应给电路中被放大的小信号增加的噪声影响。

所述初级反馈电路205包括电阻R5、电阻R6、电容C5和电容C6；所述电容C5的第一端和电阻R6的第一端连接于所述初级运放AMP1的输出端，所述电容C5的第二端、电阻R6的第二端和电阻R5的第一端连接于所述初级运放AMP1的负相输入端，所述电阻R5的第二端通过电容C6接地GND；其中，所述电容C5为陶瓷电容，所述电容C6为铝电解电容、固态电容或者钽电容。电容C6由陶瓷电容替换为铝电解电容、固态电容或者钽电容，可消除初级反馈电路205中陶瓷电容颤噪效应给初级运放AMP1的负相输入端和输出端带来的噪声影响。

所述次级滤波电路206包括电阻R7和电容C7，所述电容C7为陶瓷电容；所述电阻R7的第一端连接于所述初级运放AMP1的输出端，所述电阻R7的第二端和电容C7的第一端连接于所述次级运放AMP2的正相输入端，所述电容C7的第二端接地GND。

所述次级反馈电路207包括电阻R8、电阻R9、电容C8和电容C9，所述电阻R8的第一端和电容C8的第一端连接于所述次级运放AMP2的输出端，所述电阻R8的第二端、电容C8的第二端和电阻R9的第一端连接于所述次级运放AMP2的负相输入端，电阻R9的第二端通过电容C9的接地，其中所述电容C8为陶瓷电容，所述电容C9为铝电解电容、固态电容或者钽电容。电容C9由陶瓷电容替换为铝电解电容、固态电容或者钽电容，可消除次级反馈电路207中陶瓷电容颤噪效应给次级运放AMP2的负相输入端和输出端带来的噪声影响。

进一步地，本发明的低噪声的小信号放大电路实施例中，还包括连接于所述第一电源电压V_cc和初级中点电位电路203之间的初级中点电位滤波电路208，所述初级中点电位滤波电路208包括电容C10和电容C11，所述电容C10和电容C11均为陶瓷电容，所述电容C10的第一端和电容C11的第一端连接于所述第一电源电压V_cc，所述电容C10的第二端和电容C11的第二端接地。

本发明实施例中，对于产生噪声影响较大的电路中将个别陶瓷电容替换为铝电解电容、固态电容或者钽电容(例如电容C1、电容C4、电容C6和电容C9)，而其它电容仍然采用陶瓷电容，同时对电路进行重新设计，一方面降低了陶瓷电容颤噪效应对放大电路的噪声影响，另一方面也不会过度地增大低噪声的小信号放大电路的占用空间，其在小信号的低噪声情况下的放大和电路占用之间能够达到理想的平衡。

由于放大电路的重新设计，次级运放AMP2由负相输入改为了正向输入，因此，如图2所示，其所进一步包括的连接于所述次级运放AMP2负相输入端和输出端之间的多路选择电路209的连接结构也随之产生了变化。具体地，图2中的多路选择电路209包括电容C12、电容C13、磁珠L、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14和多路选择器U，其中所述多路选择器U型号为74HC4052，电容C12和电容C13为陶瓷电容；所述电阻磁珠L的第一端连接第一电源电压V_cc，磁珠L的第二端与电容C12的第一端、电容C13的第一端和多路选择器U的VCC端连接，电容C12的第二端和电容C13的第二端接地，多路选择器U的1Y0端通过电阻R10连接于次级运放的输出端，多路选择器U的1Y1端通过电阻R11连接于次级运放AMP2的输出端，多路选择器U的1Y2端通过电阻R12连接于次级运放AMP2的输出端，多路选择器U的1Y3端通过电阻R13连接于次级运放AMP2的输出端，多路选择器U的E端通过电阻R14接地，多路选择器U的1Z端连接于次级运放AMP2的负相输入端，多路选择器U的GND端和VEE端接地GND。由于多路选择电路209中的电容C12和电容C13通过多路选择器U连接于次级运放AMP2，受到多路选择器U的影响，电容C12和电容C13虽然采用陶瓷电容，但对于次级运放AMP2的影响可以忽略，因此不必更换为体积较大的铝电解电容、固态电容或者钽电容。

本发明低噪声的小信号放大电路实施例中，还包括连接于所述信号输入端V_in和接地GND端之间的阻抗匹配电阻R15。

图2所示电路中，语音信号从信号输入端V_in输入，其中，电阻R15为语音信号的输入阻抗匹配电阻，信号经过电容C1耦合(隔直)，以确保其前后的直流部分的差异不会相互影响，该电容C1不选用陶瓷电容，而是选择铝电解电容、固态电容或者钽电容，否则会给语音信号引入陶瓷电容的噪声。电阻R2和电阻R3提供初级运放AMP1单电源工作时的偏置电路，电阻R1和电容C2组成低通滤波器，其中的电容C2可以选择体积较小的陶瓷电容，其产生的噪声对语音信号的传送不会造成过大的影响。语音信号从初级运放AMP1的正相输入端进入初级运放AMP1。电阻R5、电阻R6、电容C5和电容C6组成初级运放AMP1的反馈网络，保证初级运放AMP1放大电路的稳定性，也决定了初级运放AMP1的输出端信号与输入端信号的放大比例，其中电容C6不使用陶瓷电容，而是选择铝电解电容、固态电容或者钽电容，否则会给放大信号引入陶瓷电容的噪声。语音信号经过初级运放AMP1的放大由其输出端输出后，不需要再经过耦合电容而是进过电阻R7后直接进入次级运放AMP2的正相输入端。由于初级运放AMP1输出的信号已经带有偏置，所以次级运放AMP2不再需要偏置电路，也就可以不用再增加耦合(隔直)电容，进而通过减少陶瓷电容的使用而减少了电路噪音的引入。电阻R8、电阻R9、电容C8和电容C9构成次级运放AMP2的反馈网络，保证次级运放AMP2的环路稳定性，同时也决定次级运放AMP2的放大倍数，其中电容C9不使用陶瓷电容，而是选择铝电解电容、固态电容或者钽电容，否则会给放大信号引入陶瓷电容的噪声。在次级运放AMP2的反馈网络中，所增加的多路选择电路209，用于调整次级运放AMP2反馈网络的放大比例，在连接时，将公共端(即多路选择电路209的1Z端)接在次级运放AMP2的负相输入端，这样可以减少噪声来源，因为多路选择电路209这里产生的噪声会被次级运放AMP2放大，会降低整个电路的信噪比。最后放大的语音信号从次级运放AMP2的输出端输出，完成信号的放大处理。

以上为本发明的低噪声的小信号放大电路第一实施例。

图3为本发明的低噪声的小信号放大电路第二实施例示意图。与图2所示的第一实施例不同的是，本实施例采用了双电源设计，同时去除了初级中点电位电路。

具体地，图3所示实施例中包括初级运放AMP1、次级运放AMP2、初级耦合电路201、初级滤波电路202、运放供电电路204’、初级反馈电路205、次级滤波电路206和次级反馈电路207，其中，初级运放AMP1、次级运放AMP2、初级耦合电路201、初级滤波电路202、初级反馈电路205、次级滤波电路206和次级反馈电路207与第一实施例中的结构和连接关系相同，不再赘述。特别地，初级耦合电路201中的电容也采用铝电解电容、固态电容或者钽电容。

图3所示的实施例中所包括的运放供电电路204’连接于所述初级运放AMP1的电源输入端和接地端之间，以及连接于所述次级运放AMP2的电源输入端和接地端之间；所述运放供电电路204’的正电压输出端连接于所述初级运放AMP1的电源输入端和所述次级运放AMP2的电源输入端；所述运放供电电路204’的负电压输出端连接于所述初级运放AMP1的接地端和所述次级运放AMP2的接地端。关于运放供电电路204’的实际电路结构和组成，可采用本领域中已有的电路结构，此处不再赘述。

另外，图3所示的第二实施例中，各处所使用的电容可根据实际电路设计和布线的需求，酌情选用铝电解电容、固态电容或者钽电容以替代陶瓷电容，进而降低电路中的陶瓷电容引入的噪音。

本发明的电路实施例中，所使用的陶瓷电容都可以直接替换为铝电解、固态电容或者钽电容。但从电容运用中看，固态电容不建议用在耦合电路中，因为固态电容中某些材质的漏电流比较大，可能会导致电路工作异常(例如固态铝电解电容)。

为了进一步降低放大电路中的噪声影响，本发明实施例中，在图2的电路结构基础上还可以进一步采用如下方法：

1、在一定要选用陶瓷电容的情况下，在电路板的正面和背面(器件的镜像位置)放置相同规格的陶瓷电容，利用振动时，正面和背面的相位相反，产生的噪声相互抵消，以达到降低噪声的目的；

2、增加电路板的厚度，物体的振动在相同外力的情况下，物体之间距离越远，振动幅度越小，因此，可以增加印制板的厚度，减低振动的幅度，从而减低振动噪声；

3、在结构上增加震动缓冲装置，进而达到减震效果。

本发明实施例同时还提供了一种低噪声的小信号放大电路的实现方法，包括：

将所述低噪声的小信号放大电路的初级耦合电路中所使用的陶瓷电容替换为铝电解电容、固态电容或者钽电容；其中，

所述低噪声的小信号放大电路包括初级运放、次级运放、初级耦合电路、初级反馈电路和次级反馈电路；其中，

所述初级耦合电路连接于所述低噪声的小信号放大电路的信号输入端和初级运放的正相输入端之间；

所述运放供电电路连接于所述初级运放的电源输入端和次级运放的电源输入端；

所述初级反馈电路连接于初级运放的输出端和负相输入端之间；

所述次级反馈电路连接于次级运放的输出端和负相输入端之间；

所述次级运放的输出端连接于所述低噪声的小信号放大电路的信号输出端；

所述初级耦合电路包括一端连接于所述信号输入端、另一端连接于所述初级运放的正相输入端的电容C1。

该方法中，所述低噪声的小信号放大电路的更具体的说明参见图2、图3所示以及如上本发明实施例中关于低噪声的小信号放大电路的说明，此处不再赘述。

本发明的低噪声的小信号放大电路和低噪声的小信号放大电路的实现方法，将初级中点电位电路103进行重新设计，并将次级运放AMP2由负相输入改为正向输入，并去除初级运放AMP1和次级运放AMP2之间的次级耦合电路106，简化了电路结构，进而减少了放大信号通路中陶瓷电容噪声的影响。进一步地，本发明实施例中，对于产生噪声影响较大的电路中将个别陶瓷电容替换为铝电解电容、固态电容或者钽电容(例如电容C1、电容C4、电容C6和电容C9)，而其它电容仍然采用陶瓷电容，同时对电路进行重新设计，一方面降低了陶瓷电容颤噪效应对放大电路的噪声影响，另一方面也不会过度地增大低噪声的小信号放大电路的占用空间，其在小信号的低噪声情况下的放大和电路占用之间能够达到理想的平衡。本发明在不增加额外成本，减少电路元器件的同时，将陶瓷电容的颤噪效应抑制到极低，明显提高小信号的信噪比。本发明实施例可以将图1所示的现有电路的震动噪声从-10dB降低到-70dB。

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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (12)

1.一种低噪声的小信号放大电路，其特征在于：包括初级运放、次级运放、初级耦合电路、初级反馈电路和次级反馈电路；其中，

所述初级耦合电路连接于所述低噪声的小信号放大电路的信号输入端和初级运放的正相输入端之间；

所述初级反馈电路连接于初级运放的输出端和负相输入端之间；

所述初级运放的输出端连接于次级运放的正相输入端；

所述次级反馈电路连接于次级运放的输出端和负相输入端之间；

所述次级运放的输出端连接于所述低噪声的小信号放大电路的信号输出端；

所述初级耦合电路包括一端连接于所述信号输入端、另一端连接于所述初级运放的正相输入端的电容C1，所述电容C1为铝电解电容、固态电容或者钽电容。

2.根据权利要求1所述的低噪声的小信号放大电路，其特征在于：

所述低噪声的小信号放大电路还包括连接于所述初级耦合电路和初级运放的正相输入端之间的初级滤波电路；

所述初级滤波电路包括电阻R1和电容C2，所述电容C2为陶瓷电容；所述电阻R1的第一端连接于所述初级耦合电路和初级中点电位电路，所述电阻R1的第二端和电容C2的第一端连接于所述初级运放的正相输入端，所述电容C2的第二端接地。

3.根据权利要求2所述的低噪声的小信号放大电路，其特征在于：

所述低噪声的小信号放大电路还包括连接于所述初级运放的电源输入端和次级运放的电源输入端的运放供电电路；其中，

所述运放供电电路包括电阻R4、电容C3和电容C4，所述电容C3为陶瓷电容，所述电容C4为铝电解电容、固态电容或者钽电容；所述电阻R4的第一端连接于所述第一电源电压，所述电阻R4的第二端连接于所述电容C3的第一端、电容C4的第一端和初级运放的电源输入端，所述电容C3的第二端和电容C4的第二端接地；

所述初级运放的接地端和次级运放的接地端均接地。

4.根据权利要求1所述的低噪声的小信号放大电路，其特征在于：

所述低噪声的小信号放大电路还包括连接于所述初级运放的电源输入端和接地端之间，以及连接于所述次级运放的电源输入端和接地端之间的运放供电电路；其中，

所述运放供电电路的正电压输出端连接于所述初级运放的电源输入端和所述次级运放的电源输入端；

所述运放供电电路的负电压输出端连接于所述初级运放的接地端和所述次级运放的接地端。

5.根据权利要求1所述的低噪声的小信号放大电路，其特征在于：

所述初级反馈电路包括电阻R5、电阻R6、电容C5和电容C6；所述电容C5的第一端和电阻R6的第一端连接于所述初级运放的输出端，所述电容C5的第二端、电阻R6的第二端和电阻R5的第一端连接于所述初级运放的负相输入端，所述电阻R5的第二端通过电容C6接地；其中，所述电容C5为陶瓷电容，所述电容C6为铝电解电容、固态电容或者钽电容。

6.根据权利要求1所述的低噪声的小信号放大电路，其特征在于：

所述次级反馈电路包括电阻R8、电阻R9、电容C8和电容C9，所述电阻R8的第一端和电容C8的第一端连接于所述次级运放的输出端，所述电阻R8的第二端、电容C8的第二端和电阻R9的第一端连接于所述次级运放的负相输入端，所述电阻R9的第二端通过电容C9接地，其中所述电容C8为陶瓷电容，所述电容C9为铝电解电容、固态电容或者钽电容。

7.根据权利要求3所述的低噪声的小信号放大电路，其特征在于：

所述低噪声的小信号放大电路还包括连接于所述初级耦合电路和初级滤波电路之间的初级中点电位电路；

所述初级中点电位电路包括电阻R2和电阻R3，所述电阻R2和电阻R3的阻值相等；所述电阻R2的第一端连接于第一电源电压，所述电阻R2的第二端和电阻R3的第一端连接于所述初级耦合电路和初级滤波电路之间，所述电阻R3的第二端接地。

8.根据权利要求7所述的低噪声的小信号放大电路，其特征在于：

所述低噪声的小信号放大电路还包括连接于所述第一电源电压和初级中点电位电路之间的初级中点电位滤波电路；

所述初级中点电位滤波电路包括电容C10和电容C11，所述电容C10和电容C11均为陶瓷电容；

所述电容C10的第一端和电容C11的第一端连接于所述第一电源电压，所述电容C10的第二端和电容C11的第二端接地。

9.根据权利要求1所述的低噪声的小信号放大电路，其特征在于：

所述低噪声的小信号放大电路还包括连接于所述初级运放的输出端和次级运放的正相输入端之间的次级滤波电路；

所述次级滤波电路包括电阻R7和电容C7，所述电容C7为陶瓷电容；所述电阻R7的第一端连接于所述初级运放的输出端，所述电阻R7的第二端和电容C7的第一端连接于所述次级运放的正相输入端，所述电容C7的第二端接地。

10.根据权利要求1所述的低噪声的小信号放大电路，其特征在于：

所述低噪声的小信号放大电路还包括连接于所述次级运放负相输入端和输出端之间的多路选择电路；

所述多路选择电路包括电容C12、电容C13、磁珠L、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14和多路选择器，其中所述多路选择器型号为74HC4052，电容C12和电容C13为陶瓷电容；所述磁珠L的第一端连接第一电源电压，磁珠L的第二端与电容C12的第一端、电容C13的第一端和多路选择器的VCC端连接，电容C12的第二端和电容C13的第二端接地，多路选择器的1Y0端通过电阻R10连接于次级运放的输出端，多路选择器的1Y1端通过电阻R11连接于次级运放的输出端，多路选择器的1Y2端通过电阻R12连接于次级运放的输出端，多路选择器的1Y3端通过电阻R13连接于次级运放的输出端，多路选择器的E端通过电阻R14接地，多路选择器的1Z端连接于次级运放的负相输入端，多路选择器的GND端和VEE端接地。

11.根据权利要求1至10任一项所述的低噪声的小信号放大电路，其特征在于：所述低噪声的小信号放大电路还包括连接于所述信号输入端和接地端之间的阻抗匹配电阻R15。

12.一种低噪声的小信号放大电路的实现方法，其特征在于，包括：

将所述低噪声的小信号放大电路的初级耦合电路中所使用的陶瓷电容替换为铝电解电容、固态电容或者钽电容；其中，

所述低噪声的小信号放大电路包括初级运放、次级运放、初级耦合电路、初级反馈电路和次级反馈电路；其中，

所述初级耦合电路连接于所述低噪声的小信号放大电路的信号输入端和初级运放的正相输入端之间；

所述运放供电电路连接于所述初级运放的电源输入端和次级运放的电源输入端；

所述初级反馈电路连接于初级运放的输出端和负相输入端之间；

所述次级反馈电路连接于次级运放的输出端和负相输入端之间；

所述次级运放的输出端连接于所述低噪声的小信号放大电路的信号输出端；

所述初级耦合电路包括一端连接于所述信号输入端、另一端连接于所述初级运放的正相输入端的电容C1。