CN105262461B - 一种小信号叠加电路及叠加方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种小信号叠加电路，包含：第一差分放大器，其同相输入端输入基准信号T，其反相输入端输入小信号S，其输出端输出信号A=T‑S；第二差分放大器，其同相输入端输入第一差分放大器的输出信号A，其反相输入端输入被叠加信号Q，其输出端输出信号B=A‑Q=T‑S‑Q；第三差分放大器，其同相输入端输入基准信号T，其反相输入端输入第二差分放大器的输出信号B，其输出端输出信号OUT=T‑B=T‑(T‑S‑Q)=S+Q，完成小信号S与被叠加信号Q的叠加。本发明还提供一种利用小信号叠加电路实现的小信号叠加方法。本发明能够精确得到几十～几百毫伏的小信号与正常信号叠加后的输出信号，以保证输出信号不失真，且电路结构简单，便于实现。

Description

一种小信号叠加电路及叠加方法

技术领域

本发明涉及一种信号叠加电路及叠加方法，尤其是针对几十～几百毫伏的小信号的叠加电路及叠加方法，属于信号叠加控制技术领域。

背景技术

一般地，采用加法电路即可实现不同信号的叠加。但由于小信号电压量级低，一般仅有几十～几百毫伏，如果采用常规的加法电路进行信号叠加，其极易被另外的大信号所湮灭，造成输出信号的失真。因此，有必要针对小信号设计专用的叠加电路。

中国专利CN200520129754公开了一种小信号测量装置，其主要由单片机控制多路模拟开关，在一个采样周期内分时输入高、低参考信号和叠加有低参考信号的被测信号，经信号放大器放大，再由电压/频率转换电路变换成频率，通过最小二乘法原理计算得到被测信号大小。但是，该专利中对于叠加有低参考信号的被测信号是如何获取的，并未作任何介绍。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小信号叠加电路及叠加方法，能够精确得到几十～几百毫伏的小信号与正常信号叠加后的输出信号，以保证输出信号不失真，且电路结构简单，便于实现。

为了达到上述目的，本发明提供一种小信号叠加电路，包含：第一差分放大器，其同相输入端输入基准信号T，其反相输入端输入小信号S，其输出端输出信号A，且A=T-S；第二差分放大器，其同相输入端连接第一差分放大器的输出端，即同相输入端输入第一差分放大器的输出信号A，其反相输入端输入被叠加信号Q，其输出端输出信号B，且B=A-Q=T-S-Q；第三差分放大器，其同相输入端输入基准信号T，其反相输入端连接第二差分放大器的输出端，即反相输入端输入第二差分放大器的输出信号B，其输出端输出信号OUT，且OUT=T-B=T-(T-S-Q)=S+Q，完成小信号S与被叠加信号Q的叠加。

所述的基准信号T为工作电源，且基准信号T大于小信号S与被叠加信号Q之和，即T＞S+Q。

所述的小信号S的幅值大于等于10毫伏，且小于1000毫伏。

所述的第一差分放大器的同相输入端与接地端之间连接有第一电阻，其同相输入端与基准信号T之间连接有第二电阻，其反相输入端与小信号S之间连接有第三电阻，其反相输入端与输出端之间连接有第四电阻；所述的第一电阻、第二电阻、第三电阻以及第四电阻的阻值大小均相等。

所述的第二差分放大器的同相输入端与接地端之间连接有第五电阻，其同相输入端与第一差分放大器的输出端之间连接有第六电阻，其反相输入端与被叠加信号Q之间连接有第七电阻，其反相输入端与输出端之间连接有第八电阻；所述的第五电阻、第六电阻、第七电阻以及第八电阻的阻值大小均相等。

所述的第三差分放大器的同相输入端与接地端之间连接有第九电阻，其同相输入端与基准信号T之间连接有第十电阻，其反相输入端与第二差分放大器的输出端之间连接有第十一电阻，其反相输入端与输出端之间连接有第十二电阻；所述的第九电阻、第十电阻、第十一电阻以及第十二电阻的阻值大小均相等。

本发明还提供一种小信号叠加方法，其采用所述的小信号叠加电路实现，包含以下步骤：

S1、将基准信号T输入第一差分放大器的同相输入端，将小信号S输入第一差分放大器的反相输入端，得到第一差分放大器的输出信号A为两者的差值，即A=T-S；

S2、将第一差分放大器的输出信号A输入第二差分放大器的同相输入端，将被叠加信号Q输入第二差分放大器的反相输入端，得到第二差分放大器的输出信号B为两者的差值，即B=A-Q=T-S-Q；

S3、将基准信号T输入第三差分放大器的同相输入端，将第二差分放大器的输出信号B输入第三差分放大器的反相输入端，得到第三差分放大器的输出信号OUT为两者的差值，即OUT=T-B=T-(T-S-Q)=S+Q，完成小信号S与被叠加信号Q的叠加。

所述的基准信号T为工作电源，且基准信号T大于小信号S与被叠加信号Q之和，即T＞S+Q。

所述的小信号S的幅值大于等于10毫伏，且小于1000毫伏。

本发明提供的小信号叠加电路及叠加方法，能够精确得到几十～几百毫伏的小信号与正常信号叠加后的输出信号，以保证输出信号不失真，且电路结构简单，便于实现。

附图说明

图1为本发明中的小信号叠加电路的结构示意图；

图2为本发明中的小信号叠加方法的流程图。

具体实施方式

以下结合图1～图2，详细说明本发明的一个优选实施例。

如图1所示，为本发明提供的小信号叠加电路，包含：第一差分放大器U1，其同相输入端输入基准信号T，其反相输入端输入小信号S，其输出端输出信号A，且A=T-S；第二差分放大器U2，其同相输入端连接第一差分放大器U1的输出端，即同相输入端输入第一差分放大器U1的输出信号A，其反相输入端输入被叠加信号Q，其输出端输出信号B，且B=A-Q=T-S-Q；第三差分放大器U3，其同相输入端输入基准信号T，其反相输入端连接第二差分放大器U2的输出端，即反相输入端输入第二差分放大器U2的输出信号B，其输出端输出信号OUT，且OUT=T-B=T-(T-S-Q)=S+Q，完成小信号S与被叠加信号Q的叠加，该叠加后得到的信号OUT以供后级其他电路进行应用。

所述的基准信号T为工作电源，且保证基准信号T大于小信号S与被叠加信号Q之和，即T＞S+Q。

所述的小信号S由外部其他电路产生，其幅值为几十～几百毫伏，即其幅值大于等于10毫伏，且小于1000毫伏。

所述的第一差分放大器U1的同相输入端与接地端之间连接有第一电阻R1，其同相输入端与基准信号T之间连接有第二电阻R2，其反相输入端与小信号S之间连接有第三电阻R3，其反相输入端与输出端之间连接有第四电阻R4；所述的第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3以及第四电阻R4的阻值大小均相等。

所述的第二差分放大器U2的同相输入端与接地端之间连接有第五电阻R5，其同相输入端与第一差分放大器U1的输出端之间连接有第六电阻R6，其反相输入端与被叠加信号Q之间连接有第七电阻R7，其反相输入端与输出端之间连接有第八电阻R8；所述的第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7以及第八电阻R8的阻值大小均相等。

所述的第三差分放大器U3的同相输入端与接地端之间连接有第九电阻R9，其同相输入端与基准信号T之间连接有第十电阻R10，其反相输入端与第二差分放大器U2的输出端之间连接有第十一电阻R11，其反相输入端与输出端之间连接有第十二电阻R12；所述的第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11以及第十二电阻R12的阻值大小均相等。

如图2所示，本发明还提供一种小信号叠加方法，其采用所述的小信号叠加电路实现，包含以下步骤：

S1、将基准信号T输入第一差分放大器U1的同相输入端，将小信号S输入第一差分放大器U1的反相输入端，得到第一差分放大器U1的输出信号A为两者的差值，即A=T-S；

S2、将第一差分放大器U1的输出信号A输入第二差分放大器U2的同相输入端，将被叠加信号Q输入第二差分放大器U2的反相输入端，得到第二差分放大器U2的输出信号B为两者的差值，即B=A-Q=T-S-Q；

S3、将基准信号T输入第三差分放大器U3的同相输入端，将第二差分放大器U2的输出信号B输入第三差分放大器U3的反相输入端，得到第三差分放大器U3的输出信号OUT为两者的差值，即OUT=T-B=T-(T-S-Q)=S+Q，完成小信号S与被叠加信号Q的叠加。

所述的基准信号T为工作电源，且保证基准信号T大于小信号S与被叠加信号Q之和，即T＞S+Q。

所述的小信号S由外部其他电路产生，其幅值为几十～几百毫伏，即其幅值大于等于10毫伏，且小于1000毫伏。

与现有技术相比，本发明提供的小信号叠加电路及叠加方法，能够精确得到几十～几百毫伏的小信号与正常信号叠加后的输出信号，以保证输出信号不失真，且电路结构简单，便于实现。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种小信号叠加电路，其特征在于，包含：

第一差分放大器，其同相输入端输入基准信号T，其反相输入端输入小信号S，其输出端输出信号A，且A=T-S；

第二差分放大器，其同相输入端连接第一差分放大器的输出端，即同相输入端输入第一差分放大器的输出信号A，其反相输入端输入被叠加信号Q，其输出端输出信号B，且B=A-Q=T-S-Q；

第三差分放大器，其同相输入端输入基准信号T，其反相输入端连接第二差分放大器的输出端，即反相输入端输入第二差分放大器的输出信号B，其输出端输出信号OUT，且OUT=T-B=T-(T-S-Q)=S+Q，完成小信号S与被叠加信号Q的叠加；

所述的小信号S的幅值大于等于10毫伏，且小于1000毫伏。

2.如权利要求1所述的小信号叠加电路，其特征在于，所述的基准信号T为工作电源，且基准信号T大于小信号S与被叠加信号Q之和，即T＞S+Q。

3.如权利要求2所述的小信号叠加电路，其特征在于，所述的第一差分放大器的同相输入端与接地端之间连接有第一电阻，其同相输入端与基准信号T之间连接有第二电阻，其反相输入端与小信号S之间连接有第三电阻，其反相输入端与输出端之间连接有第四电阻；

所述的第一电阻、第二电阻、第三电阻以及第四电阻的阻值大小均相等。

4.如权利要求2所述的小信号叠加电路，其特征在于，所述的第二差分放大器的同相输入端与接地端之间连接有第五电阻，其同相输入端与第一差分放大器的输出端之间连接有第六电阻，其反相输入端与被叠加信号Q之间连接有第七电阻，其反相输入端与输出端之间连接有第八电阻；

所述的第五电阻、第六电阻、第七电阻以及第八电阻的阻值大小均相等。

5.如权利要求2所述的小信号叠加电路，其特征在于，所述的第三差分放大器的同相输入端与接地端之间连接有第九电阻，其同相输入端与基准信号T之间连接有第十电阻，其反相输入端与第二差分放大器的输出端之间连接有第十一电阻，其反相输入端与输出端之间连接有第十二电阻；

所述的第九电阻、第十电阻、第十一电阻以及第十二电阻的阻值大小均相等。

6.一种小信号叠加方法，其特征在于，采用如权利要求1～5中任一项所述的小信号叠加电路实现，包含以下步骤：

S1、将基准信号T输入第一差分放大器的同相输入端，将小信号S输入第一差分放大器的反相输入端，得到第一差分放大器的输出信号A为两者的差值，即A=T-S；

S2、将第一差分放大器的输出信号A输入第二差分放大器的同相输入端，将被叠加信号Q输入第二差分放大器的反相输入端，得到第二差分放大器的输出信号B为两者的差值，即B=A-Q=T-S-Q；

S3、将基准信号T输入第三差分放大器的同相输入端，将第二差分放大器的输出信号B输入第三差分放大器的反相输入端，得到第三差分放大器的输出信号OUT为两者的差值，即OUT=T-B=T-(T-S-Q)=S+Q，完成小信号S与被叠加信号Q的叠加；

所述的小信号S的幅值大于等于10毫伏，且小于1000毫伏。

7.如权利要求6所述的小信号叠加方法，其特征在于，所述的基准信号T为工作电源，且基准信号T大于小信号S与被叠加信号Q之和，即T＞S+Q。