CN111969963B

CN111969963B - 前置放大器

Info

Publication number: CN111969963B
Application number: CN202010947650.2A
Authority: CN
Inventors: 陈奇辉; 盛云; 黄家赓
Original assignee: Suzhou Novosense Microelectronics Co ltd
Current assignee: Suzhou Novosense Microelectronics Co ltd
Priority date: 2020-09-10
Filing date: 2020-09-10
Publication date: 2021-04-09
Anticipated expiration: 2040-09-10
Also published as: CN111969963A

Abstract

本发明提供了一种前置放大器，用于将单端输入信号转换为第一模拟信号和第二模拟信号，所述前置放大器包括：第一放大器，所述单端输入信号接入第一放大器的输入端，所述第一放大器输出第一模拟信号；第二放大器，外接信号源接入第二放大器的正输入端，所述第二放大器输出第二模拟信号；第一电容和第二电容，所述第一电容连接于第一放大器的输出端和第二放大器的负输入端之间，第二电容连接于第二放大器的负输入端和输出端之间；直流反馈支路，所述直流反馈支路包括减法器和第一反馈电阻；第二模拟信号接入所述减法器的第一输入端，第一模拟信号接入所述减法器的第二输入端；所述第一反馈电阻连接于第二放大器的负输入端和减法器的输出端之间。

Description

前置放大器

技术领域

本发明涉及数字麦克风调理芯片领域，特别涉及一种前置放大器。

背景技术

数字麦克风调理芯片用于接收麦克风MEMS传感器检测到的声音信号，并将其转换成电信号系统可以处理的电压信号。通常数字麦克风调理芯片包含前置放大器和模数转换器，可以将声音信号放大并量化成离散的PDM数字信号输出，前置放大器输出第一模拟信号和第二模拟信号，输入至模数转换器内。相对于模拟麦克风的模拟电压信号输出，PDM数字信号具有抗干扰、走线长的优点，且降低了后级音频处理器的要求，不需要后级的音频处理器集成模数转换器。但是，为了提高动态范围，通常模拟麦克风的模拟电压输出可以通过在应用系统中增加隔直电容去除直流失调，而PDM数字信号输出不可以通过增加隔直电容的方法去除直流失调。因此，必须采用一定的措施来减小数字麦克风调理芯片自身的失调电压。

而现有技术中，通常在模数转换器之前的前置放大器的结构中设置多个成对设置的电阻和电容，通过电阻和电容滤除第一模拟信号的交流信号，从而将第一模拟信号的直流电平作为第二模拟信号的直流偏置，使得第一模拟信号和第二模拟信号的直流电平相同，从而消除了第一模拟信号和第二模拟信号的直流失调。

但是，由于采用了直流偏置电阻，而电阻存在热噪声，从而增加了音频带内的噪声，因而并不能达到很好的效果。

因此，必须设计一种效果更好的、且能解决直流失调问题的前置放大器。

发明内容

为解决上述问题之一，本发明提供了一种前置放大器，用于将单端输入信号转换为第一模拟信号和第二模拟信号，其特征在于：所述前置放大器包括：

第一放大器，所述单端输入信号接入第一放大器的输入端，所述第一放大器输出第一模拟信号；

第二放大器，外接信号源接入第二放大器的正输入端，所述第二放大器输出第二模拟信号；

第一电容和第二电容，所述第一电容连接于第一放大器的输出端和第二放大器的负输入端之间，第二电容连接于第二放大器的负输入端和输出端之间；直流反馈支路，所述直流反馈支路包括减法器和第一反馈电阻；第二模拟信号接入所述减法器的第一输入端，第一模拟信号接入所述减法器的第二输入端；所述第一反馈电阻连接于第二放大器的负输入端和减法器的输出端之间。

作为本发明的进一步改进，所述第二放大器的正输入端接地，外接信号源为0。

作为本发明的进一步改进，所述减法器包括第三电容、第四电容、第一开关、第二开关、第三开关和第四开关以及第一控制信号和第二控制信号；

所述第三电容连接于第二放大器的输出端和第一反馈电阻之间，所述第四电容的一端通过第一开关接第一放大器的输出端，另一端通过第二开关接地；

所述第三开关连接于第四电容的一端和第三电容的一端之间，第四开关连接第四电容的另一端和第三电容的另一端之间；

所述第一控制信号控制第一开关和第二开关的通断，第二控制信号控制第三开关和第四开关的通断。

作为本发明的进一步改进，所述第一反馈电阻包括第五电容、第六电容、第五开关和第六开关以及分别控制第五开关和第六开关通断的第三控制信号和第四控制信号；

所述第五电容一端接地、另一端接第五开关的一端，所述第六电容一端接地，所述第六开关连接于第五电容的另一端和第六电容的另一端之间；所述第五开关的另一端和第六电容的另一端接入所述直流反馈支路中。

作为本发明的进一步改进，所述第三控制信号和第四控制信号为非交叠时钟信号，且第三控制信号和第四控制信号为高电平时，第五开关和第六开关导通；第三控制信号和第四控制信号为低电平时，第五开关和第六开关断开；所述第三控制信号和第四控制信号的低电平不大于第一反馈电阻的输入端电压。

作为本发明的进一步改进，所述直流反馈支路还包括连接于减法器和第一反馈电阻之间的加法器，所述加法器的第一输入端连接于减法器的输出端、第二输入端连接于外接信号源、输出端连接于第一反馈电阻；

所述外接信号源输出正电压VCM，且VN-VP+VCM＞0，其中，VP为第一模拟信号的电压，VN为第二模拟信号的电压。

作为本发明的进一步改进，所述减法器和加法器包括第三电容、第四电容、第一开关、第二开关、第三开关和第四开关以及第一控制信号和第二控制信号；所述第三电容连接于第二放大器的输出端和第一反馈电阻之间，所述第四电容的一端通过第一开关接第一放大器的输出端，另一端通过第二开关接外接信号源；

所述第三开关连接于第四电容的一端和第三电容的一端之间，第四开关连接于第四电容的另一端和第三电容的另一端之间；

所述直流反馈支路还包括连接于减法器的第一输入端和第二放大器的输出端之间的第一乘法器和连接于减法器的第二输入端和第一放大器的输出端之间的第二乘法器，所述第一乘法器和第二乘法器的放大倍数均为a；

所述外接信号源输出正电压VCM，且aVN-aVP+VCM＞0，其中，VP为第一模拟信号，VN为第二模拟信号。

作为本发明的进一步改进，所述减法器和加法器包括第三电容、第四电容、第一开关、第二开关、第三开关和第四开关以及第一控制信号和第二控制信号；所述第三电容连接于第一乘法器的输出端和第一反馈电阻之间，所述第四电容的一端通过第一开关接第二乘法器的输出端，另一端通过第二开关接外接信号源；

第三开关连接于第四电容的一端和第三电容的一端之间，第四开关连接于第四电容的另一端和第三电容的另一端之间；

作为本发明的进一步改进，所述直流反馈支路还包括第二反馈电阻和第七电容，所述第二反馈电阻连接于第一反馈电阻和第二放大器的负输入端之间，第七电容一端连接于第一反馈电阻和第二反馈电阻之间，另一端接地。

与现有技术相比，本发明中，所述第一电容和第二电容与第二放大器相连接，从而可通过第一电容和第二电容将第一放大器输出的第一模拟信号进行放大，且第一模拟信号和第二模拟信号的相位相反，从而第一模拟信号和第二模拟信号可以构成一对差分模拟信号并作为后级模数转换器的输出。并且，本发明中采用的直流反馈支路由减法器和第一反馈电阻构成，由于第二放大器的“虚短”效果，第二模拟信号减去第一模拟信号的直流值等于第二放大器正输入端接入的外接信号源，从而可通过调整外接信号源的大小来减少或消除直流失调。另外，第一反馈电阻和第一电容、第二电容构成低通滤波器，可以进一步滤除第二模拟信号减去第一模拟信号的交流值。该第一反馈电阻处于负反馈路径，其噪声放大倍数小，因而也可以减小噪声来源。

附图说明

图1为本发明前置放大器的第一种具体实施方式的结构示意图；

图2(a)为本发明第一种实施方式中减法器的结构示意图；

图2(b)为本发明第一种实施方式中第一控制信号和第二控制信号的时序图；

图3(a)为本发明第一种实施方式中第一反馈电阻的结构示意图；

图3(b)为本发明第一种实施方式中第三控制信号和第四控制信号的时序图；

图4为本发明前置放大器的第二种具体实施方式的结构示意图；

图5为本发明第二种实施方式中减法器和加法器的结构示意图；

图6为本发明前置放大器的第三种具体实施方式的结构示意图；

图7为本发明第三种实施方式中减法器和加法器的结构示意图；

图8为本发明第一乘法器和第二乘法器的结构示意图；

图9为本发明前置放大器的第四种具体实施方式的结构示意图。

具体实施例

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

如图1至图9所示，本发明提供了一种前置放大器，用于将单端输入信号VB转换为第一模拟信号VP和第二模拟信号VN，且设置于模数转换器的前端。通常的，数字麦克风调理芯片即包括前置放大器和模数转换器，用于将声音信号放大并量化成离散的PDM数字信号输出，其中，PDM是指脉冲密度调制(Pulse Density Modulation)，简称PDM，是一种使用二进制数0和1来表示模拟信号的调制方式。其中，所述第一模拟信号VP和第二模拟信号VN是一对差分模拟信号，用于作为模数转换器的输入。

所述前置放大器包括：

第一放大器AMP1，所述单端输入信号VB接入第一放大器AMP1的输入端，所述第一放大器AMP1输出第一模拟信号VP；

第二放大器AMP2，外接信号源接入第二放大器AMP2的正输入端，所述第二放大器AMP2输出第二模拟信号VN；

第一电容C1和第二电容C2，所述第一电容C1连接于第一放大器AMP1的输出端和第二放大器AMP2的负输入端之间，第二电容C2连接于第二放大器AMP2的负输入端和输出端之间；

直流反馈支路，所述直流反馈支路包括减法器SUB和第一反馈电阻R1；第二模拟信号VN接入所述减法器SUB的第一输入端，第一模拟信号VP接入所述减法器SUB的第二输入端；所述第一反馈电阻R1连接于第二放大器AMP2的负输入端和减法器SUB的输出端之间。

因此，本发明中，所述第一电容C1和第二电容C2与第二放大器AMP2相连接，从而可通过第一电容C1和第二电容C2将第一放大器AMP1输出的第一模拟信号VP进行放大，且第一模拟信号VP和第二模拟信号VN的相位相反，从而第一模拟信号VP和第二模拟信号VN可以构成一对差分模拟信号并作为后级模数转换器的输出。并且，本发明中采用的直流反馈支路由减法器SUB和第一反馈电阻R1构成，由于第二放大器AMP2的“虚短”效果，第二模拟信号VN减去第一模拟信号VP的直流值等于第二放大器AMP2正输入端接入的外接信号源，从而可通过调整外接信号源的大小来减少或消除直流失调。另外，第一反馈电阻R1和第一电容C1、第二电容C2构成低通滤波器，可以进一步滤除第二模拟信号VN减去第一模拟信号VP的交流值。该第一反馈电阻R1处于负反馈路径，其噪声放大倍数小，因而也可以减小噪声来源。

进一步的，如图1所示，在本发明的第一种实施方式中，所述第二放大器AMP2的正输入端接地，外接信号源为0。

由于第二放大器AMP2的“虚短”和“虚断”效果，U+＝U-＝0，i+＝i-＝0，因而，可以得到：

由于U-＝0，因而，

从而，通过第一电容C1和第二电容C2，可将第一放大器AMP1的第一模拟信号VP进行相应的放大，第一放大器AMP1的第一模拟信号VP和第二放大器AMP2的第二模拟信号VN的相位相反，因此第一模拟信号VP和第二模拟信号VN可构成一对差分模拟信号，并用于后续的模数转换器中。

进一步的，为了实现第一模拟信号VP和第二模拟信号VN的直流信号相同，所述第二放大器AMP2的直流反馈支路是由减法器SUB和第一反馈电阻R1构成。由于第二放大器AMP2的正输入端接地，因而，通过减法器SUB，导致VN-VP的直流值等于第二放大器AMP2正输入端所接的外接信号源，因而，在仅考虑直流的情况下，VN_DC-VP_DC＝0，从而本发明的前置放大器可以起到减小直流失调的效果。

另外，在本发明中，所述第一放大器AMP1为单端输入的源极跟随器，其放大倍数约为1。因而，相比其他差分输入的放大器，该第一放大器AMP1结构简单，不需要反馈和偏置电路，因此功耗低、噪声小。不同的，所述第二放大器AMP2为差分输入单端输出的放大器，因而需要第一电容C1和第二电容C2构成放大支路，也需要直流反馈支路。

在本第一种具体实施方式中，如图2(a)所示，所述减法器SUB包括第三电容C3、第四电容C4、第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3和第四开关S4以及第一控制信号CK1和第二控制信号CK2；

所述第三电容C3连接于第二放大器AMP2的输出端和第一反馈电阻R1之间，所述第四电容C4的一端通过第一开关S1接第一放大器AMP1的输出端，另一端通过第二开关S2接地；

所述第三开关S3连接于第四电容C4的一端和第三电容C3的一端之间，第四开关S4连接第四电容C4的另一端和第三电容C3的另一端之间；

所述第一控制信号CK1控制第一开关S1和第二开关S2的通断，第二控制信号CK2控制第三开关S3和第四开关S4的通断。

所述第二放大器AMP2的输出端即为第二模拟信号VN，减法器SUB的输出端与第一反馈电阻R1相连接，因而所述第三电容C3两端即为第二模拟信号VN和减法器SUB的输出端VSUB；而第一放大器AMP1的输出端即为第一模拟信号VP，因而所述第四电容C4两端即为第一模拟信号VP和接地端。如图2(b)所示，所述第一控制信号CK1和第二控制信号CK2为非交叠时钟；即第一控制信号CK1为高电平时，第二控制信号CK2为低电平；第一控制信号CK1为低电平时，第二控制信号CK2为高电平。且在本具体实施方式中，所述第一控制信号CK1为高电平时，第一开关S1和第二开关S2导通；第一控制信号CK1为低电平时，第一开关S1和第二开关S2断开；第二控制信号CK2为高电平时，第三开关S3和第四开关S4导通；第二控制信号CK2为低电平时，第三开关S3和第四开关S4断开。

因此，本具体实施方式中的减法器SUB采用开关电容的结构，在第一控制信号CK1为高电平、第二控制信号CK2为低电平时，第一开关S1和第二开关S2导通、第三开关S3和第四开关S4断开，第四电容C4采样第一模拟信号VP的电压；进而，在第一控制信号CK1为低电平、第二控制信号CK2为高电平时，第一开关S1和第二开关S2断开、第三开关S3和第四开关S4导通，使得第三电容C3和第四电容C4并联，第四电容C4上的电压传递到第三电容C3上。从而，经过多次第四电容C4的电压采样和电压传递，第三电容C3两端的电压差为第一模拟信号VP的电压。而又由于第三电容C3一端接入第二模拟信号VN，因而第三电容C3的另一端、即该减法器SUB的输出端VSUB的电压即为第二模拟信号VN的电压减去第一模拟信号VP，即VSUB＝VN-VP。从而，可通过上述结构来实现减法的功能。

进一步的，所述第一反馈电阻R1也是采用开关电容的结构。具体的，如图3(a)所示，所述第一反馈电阻R1包括第五电容C5、第六电容C6、第五开关S5和第六开关S6以及分别控制第五开关S5和第六开关S6通断的第三控制信号CK3和第四控制信号CK4；

所述第五电容C5一端接地、另一端接第五开关S5的一端，所述第六电容C6一端接地，所述第六开关S6连接于第五电容C5的另一端和第六电容C6的另一端之间；所述第五开关S5的另一端和第六电容C6的另一端接入所述直流反馈支路中。

由于，所述第五开关S5的另一端和第六电容C6的另一端接入所述直流反馈支路中，则所述第五开关S5的另一端和第六电容C6的另一端相当于所述第一反馈电阻R1的两端。第三控制信号CK3和第四控制信号CK4对第五开关S5和第六开关S6分别进行控制。

同样的，如图3(b)所示，所述第三控制信号CK3和第四控制信号CK4也为非交叠时钟信号，且第三控制信号CK3和第四控制信号CK4为高电平时，第五开关S5和第六开关S6导通；第三控制信号CK3和第四控制信号CK4为低电平时，第五开关S5和第六开关S6断开；所述第三控制信号CK3和第四控制信号CK4的低电平不大于第一反馈电阻R1的输入端电压。

并且，由于开关电容的阻值等于1/(fc)，从而通过调整第五电容C5和第六电容C6的电容值c和电流频率f，即可以使得所述第一反馈电阻R1实现大于1GΩ的阻值。

由于，在本实施方式中，所述减法器SUB与第一反馈电阻R1直接相连，因而所述第一反馈电阻R1的输入端电压即为减法器SUB的输出端电压VSUB，而VSUB＝VN-VP，该VSUB电压为所述第一反馈电阻R1上所传递的电压信号。当VN＜VP时，第一反馈电阻R1上所传递的电压信号即为负电压。由于，对于开关来说，控制开关的控制信号的低电平不可以高于该开关传递的电压，否则该开关无法完全断开。因而，在本实施方式中，当VN＜VP时，该开关传递的电压为负电压，则如图3(b)所示，第三控制信号CK3和第四控制信号CK4的低电平必须为负电压，且必须小于VSUB。该负电压的驱动可通过电荷泵产生。

在本发明的第二种实施方式中，如图4所示，所述直流反馈支路还包括连接于减法器SUB和第一反馈电阻R1之间的加法器ADD，所述加法器ADD的第一输入端连接于减法器SUB的输出端、第二输入端连接于外接信号源、输出端连接于第一反馈电阻R1；

所述外接信号源输出正电压VCM，且VN-VP+VCM＞0，其中，VP为第一模拟信号VP的电压，VN为第二模拟信号VN的电压。

由于，所述减法器SUB的输出端电压VSUB＝VN-VP，而加法器ADD的第一输入端与减法器SUB的输出端相连接，因而，加法器ADD的输出端电压VSUM＝VN-VP+VCM。同时，由于所述第二放大器AMP2的正输入端也接该外接信号源，而所述外接信号源输出正电压VCM，因此，通过直流反馈，使得VN_DC-VP_DC+VCM＝VCM，则同样可以得到VN_DC＝VP_DC，从而该第二种实施方式中，也同样可以起到减小或消除直流失调的效果。

但是，与第一种具体实施方式中不同的是，本发明中，由于所述减法器SUB通过加法器ADD与第一反馈电阻R1相连接，因而所述第一反馈电阻R1的输入端电压为加法器ADD的输出端电压VSUM，而VSUM＝VN-VP+VCM。从而，可以通过调整VCM的大小使得VSUM＞0，第一反馈电阻R1上传递的电压为正电压。如上述所述，所述第三控制信号CK3和第四控制信号CK4的低电平不大于第一反馈电阻R1的输入端电压，从而上述第五开关S5和第六开关S6的第三控制信号CK3和第四控制信号CK4的低电平可以为零电平，不需要为特意为负电压。

另外，该前置放大器具有电路系统内部的供电电平VDD，上述加法器ADD的输出电压VSUM也必须小于VDD，防止该加法器ADD的输出电压VSUM超过VDD后导致系统截止。因而，可以用过上述方式对外接信号源输出的正电压VCM进行调整。

在本第二种实施方式中，所述前置放大器的直流反馈支路中增加了加法器ADD，从而，所述减法器SUB和加法器ADD也可通过开关电容构成。具体的，如图5所示，所述减法器SUB和加法器ADD包括第三电容C3、第四电容C4、第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3和第四开关S4以及第一控制信号CK1和第二控制信号CK2；

所述第三电容C3连接于第二放大器AMP2的输出端和第一反馈电阻R1之间，所述第四电容C4的一端通过第一开关S1接第一放大器AMP1的输出端，另一端通过第二开关S2接外接信号源；

所述第三开关S3连接于第四电容C4的一端和第三电容C3的一端之间，第四开关S4连接于第四电容C4的另一端和第三电容C3的另一端之间；

所述第二放大器AMP2的输出端即为第二模拟信号VN，加法器ADD的输出端与第一反馈电阻R1相连接，因而所述第三电容C3两端即为第二模拟信号VN和加法器ADD的输出端VSUM；而第一放大器AMP1的输出端即为第一模拟信号VP，外接信号源输出正电压VCM，因而所述第四电容C4两端即为第一模拟信号VP和正电压VCM。

同样的，所述第一控制信号CK1和第二控制信号CK2为非交叠时钟，即第一控制信号CK1为高电平时，第二控制信号CK2为低电平；第一控制信号CK1为低电平时，第二控制信号CK2为高电平。且在本具体实施方式中，所述第一控制信号CK1为高电平时，第一开关S1和第二开关S2导通；第一控制信号CK1为低电平时，第一开关S1和第二开关S2断开；第二控制信号CK2为高电平时，第三开关S3和第四开关S4导通；第二控制信号CK2为低电平时，第三开关S3和第四开关S4断开。

因此，本具体实施方式中的减法器SUB和加法器ADD采用开关电容的结构，在第一控制信号CK1为高电平、第二控制信号CK2为低电平时，第一开关S1和第二开关S2导通、第三开关S3和第四开关S4断开，第四电容C4采样VP-VCM的电压；进而，在第一控制信号CK1低电平、第二控制信号CK2为高电平时，第一开关S1和第二开关S2断开、第三开关S3和第四开关S4导通，使得第三电容C3和第四电容C4并联，第四电容C4上的电压传递到第三电容C3上。从而，经过多次第四电容C4的电压采样和电压传递，第三电容C3两端的电压差为VP-VCM。而又由于第三电容C3一端接入第二模拟信号VN，因而第三电容C3的另一端、即该加法器ADD的输出端VSUM的电压即为VN-(VP-VCM)＝VN-VP+VCM。从而，可通过上述结构来实现减法和加法的功能。

如图6所示，为本发明的第三种实施方式，相比第二种实施方式中，所述直流反馈支路中额外增加了第一乘法器MUL1和第二乘法器MUL2。

具体的，所述直流反馈支路还包括连接于减法器SUB和第一反馈电阻R1之间的加法器ADD，所述加法器ADD的第一输入端连接于减法器SUB的输出端、第二输入端连接于外接信号源、输出端连接于第一反馈电阻R1；

所述直流反馈支路还包括连接于减法器SUB的第一输入端和第二放大器AMP2的输出端之间的第一乘法器MUL1和连接于减法器SUB的第二输入端和第一放大器AMP1的输出端之间的第二乘法器MUL2，所述第一乘法器MUL1和第二乘法器MUL2的放大倍数均为a；

所述外接信号源输出正电压VCM，且aVN-aVP+VCM＞0，其中，VP为第一模拟信号VP，VN为第二模拟信号VN。

由于，在第三种实施方式中，所述直流反馈支路上还包括有第一乘法器MUL1和第二乘法器MUL2，因而所述减法器SUB的输出端电压VSUB＝aVN-aVP，而经过了加法器ADD后与正电压VCM相加，加法器ADD的输出端电压VSUM＝aVN-aVP+VCM。同样的，由于直流反馈，aVN_DC-aVP_DC+VCM＝VCM，则同样可以得到VN_DC＝VP_DC，从而该第二种实施方式中，也同样可以起到减小或消除直流失调的效果。

并且，本第三种实施方式中，a＜1，从而，通过系数a的衰减，可以使得第一反馈电阻R1传递的电压aVN-aVP+VCM的交流幅度小于VDD/2，防止该系统截止。

同样的，和第二种实施方式中类似，由于所述第二放大器AMP2的正输入端接入了正电压VCM，因而只需要调整正电压VCM的大小使得aVN-aVP+VCM＞0即可，第一反馈电阻R1上传递的电压为正电压。如上述所述，所述第三控制信号CK3和第四控制信号CK4的低电平不大于第一反馈电阻R1的输入端电压，从而上述第五开关S5和第六开关S6的第三控制信号CK3和第四控制信号CK4的低电平可以为零电平，不需要为特意为负电压。

在本第三种具体实施方式中，如图7所示，所述减法器SUB和加法器ADD包括第三电容C3、第四电容C4、第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3和第四开关S4以及第一控制信号CK1和第二控制信号CK2；

所述第三电容C3连接于第一乘法器MUL1的输出端和第一反馈电阻R1之间，所述第四电容C4的一端通过第一开关S1接第二乘法器MUL2的输出端，另一端通过第二开关S2接外接信号源；

第三开关S3连接于第四电容C4的一端和第三电容C3的一端之间，第四开关S4连接于第四电容C4的另一端和第三电容C3的另一端之间；

本第三种实施方式中，所述减法器SUB和加法器ADD的原理和第二种实施方式中类似，区别仅在于增加了第一乘法器MUL1和第二乘法器MUL2，因而不再赘述。

另外，如图8中所示，第一乘法器MUL1和第二乘法器MUL2可以使用电阻分压器实现，第一乘法器MUL1的IN端接第二放大器AMP2的输出端，第一乘法器MUL1的OUT端接减法器SUB的第一输入端；第二乘法器MUL2的IN端接第一放大器AMP1的输出端，第二乘法器MUL2的OUT端接减法器SUB的第二输入端。系数a＝N/(M+N)。

如图9所示，为本发明的第四种实施方式。所述直流反馈支路还包括第二反馈电阻R2和第七电容C7，所述第二反馈电阻R2连接于第一反馈电阻R1和第二放大器AMP2的负输入端之间，第七电容C7一端连接于第一反馈电阻R1和第二反馈电阻R2之间，另一端接地。

在本实施方式中，所述第一反馈电阻R1和第七电容C7构成低通滤波器，带宽小于10Hz，可以滤除音频带内的交流信号。所述第二反馈电阻R2可以为电阻、或者为二极管、或者为工作在亚阈值区的MOS管，以实现比第一反馈电阻R1更高的阻值。并且，由于第一反馈电阻R1和第七电容C7可以滤除交流信号，从而用二极管或者工作在亚阈值区的MOS管不会增加非线性。因而，本第四种实施方式中，直流反馈支路的阻抗可以更高、带宽可以更窄，第二反馈电阻R2和第一反馈电阻R1上的噪声也相应的可以被滤除的更小。

当然，所述第四种实施方式是在直流反馈支路上增加了第二反馈电阻R2和第七电容C7，其可以在第一种实施方式的基础上进行更改，也可以在第二种实施方式或第三种实施方式的基础上进行更改，均可达到本发明的目的。

因此，综上所述，本发明中，所述第一电容C1和第二电容C2与第二放大器AMP2相连接，从而可通过第一电容C1和第二电容C2将第一放大器AMP1输出的第一模拟信号VP进行放大，且第一模拟信号VP和第二模拟信号VN的相位相反，从而第一模拟信号VP和第二模拟信号VN可以构成一对差分模拟信号并作为后级模数转换器的输出。并且，本发明中采用的直流反馈支路由减法器SUB和第一反馈电阻R1构成，由于第二放大器AMP2的“虚短”效果，第二模拟信号VN减去第一模拟信号VP的直流值等于第二放大器AMP2正输入端接入的外接信号源，从而可通过调整外接信号源的大小来减少或消除直流失调。另外，第一反馈电阻R1和第一电容C1、第二电容C2构成低通滤波器，可以进一步滤除第二模拟信号VN减去第一模拟信号VP的交流值。该第一反馈电阻R1处于负反馈路径，其噪声放大倍数小，因而也可以减小噪声来源。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

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，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。

Claims

1.一种前置放大器，用于将单端输入信号转换为第一模拟信号和第二模拟信号，其特征在于：所述前置放大器包括：

第一电容和第二电容，所述第一电容连接于第一放大器的输出端和第二放大器的负输入端之间，第二电容连接于第二放大器的负输入端和输出端之间；

直流反馈支路，所述直流反馈支路包括减法器和第一反馈电阻；第二模拟信号接入所述减法器的第一输入端，第一模拟信号接入所述减法器的第二输入端；所述第一反馈电阻连接于第二放大器的负输入端和减法器的输出端之间。

2.根据权利要求1所述的前置放大器，其特征在于，所述第二放大器的正输入端接地，外接信号源为0。

3.根据权利要求1所述的前置放大器，其特征在于，所述减法器包括第三电容、第四电容、第一开关、第二开关、第三开关和第四开关以及第一控制信号和第二控制信号；

4.根据权利要求1所述的前置放大器，其特征在于，所述第一反馈电阻包括第五电容、第六电容、第五开关和第六开关以及分别控制第五开关和第六开关通断的第三控制信号和第四控制信号；

5.根据权利要求4所述的前置放大器，其特征在于，所述第三控制信号和第四控制信号为非交叠时钟信号，且第三控制信号和第四控制信号为高电平时，第五开关和第六开关导通；第三控制信号和第四控制信号为低电平时，第五开关和第六开关断开；所述第三控制信号和第四控制信号的低电平不大于第一反馈电阻的输入端电压。

6.根据权利要求1所述的前置放大器，其特征在于，所述直流反馈支路还包括连接于减法器和第一反馈电阻之间的加法器，所述加法器的第一输入端连接于减法器的输出端、第二输入端连接于外接信号源、输出端连接于第一反馈电阻；

7.根据权利要求6所述的前置放大器，其特征在于，所述减法器和加法器包括第三电容、第四电容、第一开关、第二开关、第三开关和第四开关以及第一控制信号和第二控制信号；

所述第三电容连接于第二放大器的输出端和第一反馈电阻之间，所述第四电容的一端通过第一开关接第一放大器的输出端，另一端通过第二开关接外接信号源；

8.根据权利要求1所述的前置放大器，其特征在于，所述直流反馈支路还包括连接于减法器和第一反馈电阻之间的加法器，所述加法器的第一输入端连接于减法器的输出端、第二输入端连接于外接信号源、输出端连接于第一反馈电阻；

所述外接信号源输出正电压VCM，且aVN-aVP+VCM＞0，其中，VP为第一模拟信号，VN为第二模拟信号；

其中，a＜1。

9.根据权利要求8所述的前置放大器，其特征在于，所述减法器和加法器包括第三电容、第四电容、第一开关、第二开关、第三开关和第四开关以及第一控制信号和第二控制信号；

所述第三电容连接于第一乘法器的输出端和第一反馈电阻之间，所述第四电容的一端通过第一开关接第二乘法器的输出端，另一端通过第二开关接外接信号源；

10.根据权利要求1所述的前置放大器，其特征在于，所述直流反馈支路还包括第二反馈电阻和第七电容，所述第二反馈电阻连接于第一反馈电阻和第二放大器的负输入端之间，第七电容一端连接于第一反馈电阻和第二反馈电阻之间，另一端接地。