CN111600560B - 一种用于水下接收机的信号放大电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于水下接收机的信号放大电路，接收换能器的信号输出端接一级信号放大电路输入端，一级信号放大电路输出端接二级信号放大电路输入端，设有自动增益控制单元，所述自动增益控制单元的反馈信号输入端接二级信号放大电路输出端，所述自动增益控制单元通过调节接收换能器的负载阻抗和一级信号放大电路的负载阻抗，动态调整信号放大电路的放大倍数。本发明可有效保证水下接收机的接收信号有足够大的动态范围且不会饱和。

Description

一种用于水下接收机的信号放大电路
技术领域
本发明涉及一种用于水下接收机的信号放大电路。
背景技术
水下接收机的接收换能器阻抗随频率、材料等变化，为了水下接收机更好地接收水下弱信号，需要对接收换能器传来的信号进行调理放大。由于水下手持设备电源有限，因此接收电路的供电电压比较低，很多应用场景需要保证接收信号的动态范围足够大，且不能饱和，因此固定增益的调理电路不适合，需要使用自适应增益控制调理电路。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种用于水下接收机的信号放大电路，可有效保证水下接收机的接收信号有足够大的动态范围且不会饱和。
实现本发明目的的技术方案：
一种用于水下接收机的信号放大电路，接收换能器的信号输出端接一级信号放大电路输入端，一级信号放大电路输出端接二级信号放大电路输入端，其特征在于：设有自动增益控制单元，所述自动增益控制单元的反馈信号输入端接二级信号放大电路输出端，所述自动增益控制单元通过调节接收换能器的负载阻抗和一级信号放大电路的负载阻抗，动态调整信号放大电路的放大倍数。
进一步地，一级信号放大电路的信号输入端并接用于匹配接收换能器的第一可调负载阻抗，第一可调负载阻抗的控制端接自动增益控制单元的信号输出端。
进一步地，一级信号放大电路的信号输出端接第二可调负载阻抗，第二可调负载阻抗的控制端接自动增益控制单元的信号输出端。
进一步地，第一可调负载阻抗采用场效应管，所述场效应管工作在可变电阻区，所述场效应管的控制端接自动增益控制单元的信号输出端。
进一步地，第二可调负载阻抗采用场效应管，所述场效应管工作在可变电阻区，所述场效应管的控制端接自动增益控制单元的信号输出端。
进一步地，所述场效应管采用2N7002场效应管。
进一步地，自动增益控制单元采用单片机。
进一步地，自动增益控制单元的结构为，二级信号放大电路的信号输出端接滤波器，滤波器信号输出端接A/D转换器，A/D转换器的信号输出端接单片机信号输入端，单片机信号输出端接接收换能器匹配电路和一级信号放大电路的负载阻抗控制端。
进一步地，一级信号放大电路、二级信号放大电路采用LMV791芯片。
本发明具有的有益效果：
对于现有的信号自动增益控制放大电路，如果输入信号动态范围过大，大信号(信号幅度超过信号放大电路最小放大倍数不饱和时允许的幅度)时会饱和。本发明设有自动增益控制单元，通过调节接收换能器的负载阻抗和一级信号放大电路的负载阻抗，动态调整信号放大电路的放大倍数，可避免大信号饱和，更好的实现信号动态调整。
本发明可调负载阻抗采用场效应管，所述场效应管工作在可变电阻区，所述场效应管的控制端接自动增益控制单元的输出端。本发明通过对场效应管的阻抗控制，实现对接收换能器的负载阻抗和一级信号放大电路的负载阻抗调节，进而实现对信号放大电路放大倍数的动态调整，进一步保证对信号调理放大的工作可靠性。
本发明自动增益控制单元的结构为，二级信号放大电路的信号输出端接滤波器，滤波器信号输出端接A/D转换器，A/D转换器的信号输出端接单片机信号输入端，单片机信号输出端接接收换能器匹配电路和一级信号放大电路的负载阻抗控制端。本发明通过滤波器对反馈信号滤波，单片机根据反馈信号，通过对接收换能器匹配电路和一级信号放大电路的负载阻抗控制，进而实现对信号放大电路放大倍数的动态调整，进一步保证对信号调理放大的工作可靠性。
附图说明
图1是本发明的电路原理框图；
图2是本发明的电路原理图；
图3是本发明一级信号放大电路的电路原理图；
图4是本发明二级信号放大电路的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
实施例一：
用于水下接收机的信号放大电路
如图1所示，接收换能器的信号输出端接一级信号放大电路输入端，一级信号放大电路输出端接二级信号放大电路输入端，此为现有技术。设有自动增益控制单元(AGC控制单元)，所述自动增益控制单元的反馈信号输入端接二级信号放大电路输出端，所述自动增益控制单元通过调节接收换能器的负载阻抗和一级信号放大电路的负载阻抗，动态调整信号放大电路的放大倍数。
如图3所示，一级信号放大电路采用运放芯片U1,运放芯片U1采用LM791芯片，LM791芯片是一款低噪声，具有关闭功能的运放，可以工作在单电源供电模式下，增益带宽可达17MHz。具备Shutdown引脚，关断后功耗极低。供电端VCC_JS提供5V电压；电阻R1和电阻R2串联形成半电压，通过电阻R3作为运放的参考电压；电容C1、C2、C22为滤波电容；C8、C9为参考电压的滤波电容；换能器接收信号通过输入滤波电容C9后滤除直流成分进入一级放大电路的同相输入端；有带通滤波功效，电容C7有低通滤波的功效，电容C11有高通滤波功效；电容C4为输出滤波电容，也有高通滤波的功效。
如图4所示，二级信号放大电路采用运放芯片U2，运放芯片U2采用LM791芯片，实施时，运放芯片U1和U2可采用两通道的同一个运放芯片。电容C5为输入电容,电容C3为低通滤波电容，电阻R33、电阻R5串联形成参考电压。
如图2所示，一级信号放大电路的信号输入端接接收换能器的第一可调负载阻抗，第一可调负载阻抗的控制端接自动增益控制单元的信号输出端。实施时，第一可调负载阻抗采用场效应管V19，所述场效应管工作在可变电阻区，所述场效应管的控制端接自动增益控制单元的信号输出端AGC CON。一级信号放大电路的信号输出端接第二可调负载阻抗，第二可调负载阻抗的控制端接自动增益控制单元的信号输出端。第二可调负载阻抗采用场效应管V18，所述场效应管工作在可变电阻区，所述场效应管的控制端接自动增益控制单元的信号输出端AGCCON。实施时，所述场效应管V18、V19采用2N7002场效应管，场效应管的栅极为其控制端，场效应管的源极和漏极间等效电阻由栅极输入电压控制，栅极输入电压由自动增益控制单元控制。
工作时，自动增益控制单元根据二级信号放大电路输出端的反馈信号，控制场效应管V18、V19的栅极电压，从而调节场效应管V18、V19的电阻，即实现对接收换能器的负载阻抗和一级信号放大电路的负载阻抗调节，进而实现信号放大电路放大倍数的动态调整。
实施例二：
用于水下接收机的信号放大电路
实施例二中，所述自动增益控制单元通过调节接收换能器的负载阻抗和一级信号放大电路的负载阻抗，动态调整信号放大电路的放大倍数。自动增益控制单元采用单片机。自动增益控制单元的结构为，二级信号放大电路的信号输出端接滤波器，滤波器信号输出端接A/D转换器，A/D转换器的信号输出端接单片机信号输入端，单片机信号输出端接接收换能器的负载阻抗和一级信号放大电路的负载阻抗控制端(所述场效应管的栅极)。其余结构和工作原理同实施例一。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (5)

1.一种用于水下接收机的信号放大电路，接收换能器的信号输出端接一级信号放大电路输入端，一级信号放大电路输出端接二级信号放大电路输入端，其特征在于：设有自动增益控制单元，所述自动增益控制单元的反馈信号输入端接二级信号放大电路输出端，所述自动增益控制单元通过调节接收换能器的负载阻抗和一级信号放大电路的负载阻抗，动态调整信号放大电路的放大倍数；
一级信号放大电路的信号输入端并接用于匹配接收换能器的第一可调负载阻抗，第一可调负载阻抗的控制端接自动增益控制单元的信号输出端；
一级信号放大电路的信号输出端接第二可调负载阻抗，第二可调负载阻抗的控制端接自动增益控制单元的信号输出端；
第一可调负载阻抗采用场效应管，所述场效应管工作在可变电阻区，所述场效应管的控制端接自动增益控制单元的信号输出端；
第二可调负载阻抗采用场效应管，所述场效应管工作在可变电阻区，所述场效应管的控制端接自动增益控制单元的信号输出端。
2.根据权利要求1所述的用于水下接收机的信号放大电路，其特征在于：所述场效应管采用2N7002场效应管。
3.根据权利要求1所述的用于水下接收机的信号放大电路，其特征在于：自动增益控制单元采用单片机。
4.根据权利要求3所述的用于水下接收机的信号放大电路，其特征在于：自动增益控制单元的结构为，二级信号放大电路的信号输出端接滤波器，滤波器信号输出端接A/D转换器，A/D转换器的信号输出端接单片机信号输入端，单片机信号输出端接接收换能器匹配电路和一级信号放大电路的负载阻抗控制端。
5.根据权利要求1所述的用于水下接收机的信号放大电路，其特征在于：一级信号放大电路、二级信号放大电路采用LMV791芯片。
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