CN206149218U - 单电源运放的输入信号处理电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种单电源运放的输入信号处理电路，用于对两路输入信号进行直流偏置处理，所述输入信号处理电路包括直流供电源、第一电阻和第二电阻，且所述直流供电源的电压小于单电源运放的供电电源的电压，所述第一电阻和第二电阻的阻值相等；所述两路输入信号分别经由第一电阻和第二电阻连接到直流供电电源，且该两路输入信号分别连接到单电源运放的正相输入端和反相输入端。本实用新型通过电路形式的完全对称性，在完成偏置功能的同时，可有效避免共模干扰转化为差模干扰，提高单电源运放的输入信号的精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及信号处理领域，更具体地说，涉及一种单电源运放的输入信号处理电路。
背景技术
为了简化设计，现在很多电路中采用单电源运放进行信号放大。对于微弱信号，为了提升测量精度、抑制共模干扰，通常需要使用差分电路对信号进行处理。具体到单电源运放的应用中，一般先对信号进行直流偏置，以使之能满足单电源运放的输入信号范围要求以及测试负向信号。
常用的应用于单电源运放的直流偏置电路如图1所示，其中电阻R1、R2、R3串联连接在供电电压VCC和参考地GND之间(上述电阻R1和电阻R3的阻值相等)，位于中间的电阻R2的两端分别连接到单电源运放的正相输入端Vin+和反相输入端Vin-，且传感器的两路输出分别连接到电阻R2的两端。为减小对微弱信号的影响，上述电阻R1、R2、R3通常使用阻值较大的电阻，比如R1＝R3＝10MΩ，R2＝1MΩ。通过上述方式，偏置电阻可以将信号共模电压抬升到VCC/2电压附近，从而满足单电源运放对信号范围的要求。
上述偏置电路虽然通过选择大阻值电阻减小对微弱信号的影响，但是由于单电源运放的正相输入端Vin+和反相输入端Vin-的电压并不相等，因此传感器的引线上存在一定的电流，当传感器引线较长或传感器本身内阻较大时，引线阻抗和内阻引起的压降作为差分电压将叠加于有效信号上，产生测量偏差。并且，上述偏置电路对单电源运放的正相输入端Vin+和反相输入端Vin-来说并不完全对称，供电电压VCC和参考地GND上的干扰将经过偏置电阻，形成差模干扰叠加于有效信号上，影响精度。此外，当传感器接金属或PE外壳时，外壳上的干扰经由引线进入电路内部，虽然进入的是共模干扰，但是电路的不对称，将导致在单电源运放的正相输入端Vin+和反相输入端Vin-上产生的干扰值不完全相等，从而产生差模干扰，影响精度。总之，在实际进行抗扰度测试时，上述偏置电路将导致信号检测精度波动较大。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对上述偏置电路导致信号检测精度偏差较大的问题，提供一种单电源运放的输入信号处理电路。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案是，提供一种单电源运放的输入信号处理电路，用于对两路输入信号进行直流偏置处理，其特征在于：所述输入信号处理电路包括直流供电源、第一电阻和第二电阻，且所述直流供电源的电压小于单电源运放的供电电源的电压，所述第一电阻和第二电阻的阻值相等；所述两路输入信号分别经由第一电阻和第二电阻连接到直流供电电源，且该两路输入信号分别连接到单电源运放的正相输入端和反相输入端。
在本实用新型所述的单电源运放的输入信号处理电路中，所述输入信号处理电路还包括第三电阻和第四电阻，所述第三电阻和第四电阻串联连接在单电源运放的供电电源与参考地之间，且所述第三电阻和第四电阻的连接点构成直流供电源的输出端。
在本实用新型所述的单电源运放的输入信号处理电路中，所述第三电阻和第四电阻的阻值相等。
在本实用新型所述的单电源运放的输入信号处理电路中，所述两路输入信号来自传感器。
本实用新型的单电源运放的输入信号处理电路具有以下有益效果：通过电路形式的完全对称性，在完成偏置功能的同时，可有效避免共模干扰转化为差模干扰，提高单电源运放的输入信号的精度。
附图说明
图1是现有单电源差分输入直流偏置电路的示意图。
图2是本实用新型单电源运放的输入信号处理电路实施例的示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图2所示，是本实用新型单电源运放的输入信号处理电路实施例的示意图，该电路用于对两路输入信号(例如来自传感器等)进行直流偏置处理，以满足单电源运放的输入信号范围要求。本实施例中的单电源运放的输入信号处理电路包括直流供电源、第一电阻R1和第二电阻R2，且直流供电源的电压小于单电源运放的供电电源VCC的电压(通常直流供电源的电压为单电源运放的供电电源VCC的电压的二分之一左右)，第一电阻R1和第二电阻R2的阻值相等。两路输入信号分别经由第一电阻R1和第二电阻R2连接到直流供电电源，且该两路输入信号分别连接到单电源运放的正相输入端Vin+和反相输入端Vin-。
上述单电源运放的输入信号处理电路，通过第一电阻R1和第二电阻R2将单电源运放的输入信号上拉到直流供电电源的电压处，实现单电源运放对信号范围的要求。并且由于在电路形式上，单电源运放的正相输入端Vin+和反相输入端Vin-对输入信号完全对称，电路参数上的电阻阻值选择范围宽，即第一电阻R1和第二电阻R2的阻值无特殊要求(只需使用高精度电阻，第一电阻R1和第二电阻R2的阻值偏差越小，整个电路的精度越高)。
上述单电源运放的输入信号处理电路中的完全对称结构，可使得输入信号处于静态时(例如当输入信号来自温度传感器，温度无变化时)，没有电流流经第一电阻R1、第二电阻R2，单电源运放的正相输入端Vin+和反相输入端Vin-电压值相等，不存在传感器引线上的电流，因而引线阻抗和传感器内阻不会影响信号精度；并且，直流供电电源的电压波动对单电源运放的正相输入端Vin+和反相输入端Vin-来说是等幅度、同相位，属于共模干扰，被后级差分电路抑制，不影响精度。此外当产生单电源运放的输入信号的传感器接金属或PE外壳时，在传感器的引线上存在的共模电流，由于电路的对称性使得其只产生共模电压，没有转换成差模电压，也不影响精度。
在对采用上述信号处理电路的装置进行实际EMC测试中，对信号线进行CS抗扰度测试，测量精度基本没有影响，传感器接PE外壳也没有影响。
上述的单电源运放的输入信号处理电路可直接采用单电源运放的供电电源，此时该输入信号处理电路还包括第三电阻R3和第四电阻R4，其中第三电阻R3和第四电阻R4串联连接在单电源运放的供电电源与参考地之间，且第三电阻R3和第四电阻R4的连接点构成直流供电源的输出端。特别地，第三电阻R3和第四电阻R4的阻值相等，从而直流供电源的供电电压为VCC/2(实际应用中第三电阻R3和第四电阻R4的阻值可不相等，直流供电源的供电电压也可以不等于VCC/2)。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种单电源运放的输入信号处理电路，用于对两路输入信号进行直流偏置处理，其特征在于：所述输入信号处理电路包括直流供电源、第一电阻和第二电阻，且所述直流供电源的电压小于单电源运放的供电电源的电压，所述第一电阻和第二电阻的阻值相等；所述两路输入信号分别经由第一电阻和第二电阻连接到直流供电电源，且该两路输入信号分别连接到单电源运放的正相输入端和反相输入端。
2.根据权利要求1所述的单电源运放的输入信号处理电路，其特征在于：所述输入信号处理电路还包括第三电阻和第四电阻，所述第三电阻和第四电阻串联连接在单电源运放的供电电源与参考地之间，且所述第三电阻和第四电阻的连接点构成直流供电源的输出端。
3.根据权利要求2所述的单电源运放的输入信号处理电路，其特征在于：所述第三电阻和第四电阻的阻值相等。
4.根据权利要求1所述的单电源运放的输入信号处理电路，其特征在于：所述两路输入信号来自传感器。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113965073A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-21 | 中国科学院微电子研究所 | 电容电压转换器及传感器电子系统 |
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2016
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