CN207490898U - 双电源运放的逻辑电平转换装置和放大电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双电源运放的逻辑电平转换装置及放大电路，上述双电源运放的逻辑电平转换装置包括：晶体管、第一电阻、第二电阻以及第三电阻；晶体管的发射极用于接第一电源，第一电源为正电源；晶体管的集电极用于外接双电源运放，且通过第三电阻接第二电源，第二电源为负电源；晶体管的基极用于通过第二电阻接电压输入模块，且通过第一电阻接第一电源。当电压输入模块输入高/低电平时，电平转换单元输出低/高电平，实现逻辑电平转换，为双电源运放提供合适的工作电压，实现双电源运放的放大。

Description

双电源运放的逻辑电平转换装置和放大电路

技术领域

本实用新型涉及电学领域，特别是涉及一种双电源运放的逻辑电平转换装置和放大电路。

背景技术

在新一代电子电路设计中，随着低电压逻辑的引入，系统内部常常出现输入/输出逻辑不协调的问题，从而提高了系统设计的复杂性。尤其是随着不同工作电压的数字IC的不断涌现，此类问题更加突出，有必要协调系统内部逻辑。

双电源运放需要通过对增益设置端口提供一定值的电压来进行固定比例的选择放大，且通过对不同数量的增益设置端口供电，可以实现多种倍数的放大。但发明人在实施过程中，发现外接电压输出设备提供输入电压给双电源运放的增益设置端口供电时，电压输出设备提供的输入电压与双电源运放的增益设置端口所需的电源电压常出现不匹配情况，导致无法实现双电源运放的选择放大。

实用新型内容

基于此，有必要针对无法控制双电源仪表运放的选择放大的问题，提供一种双电源运放的逻辑电平转换装置和放大电路。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供了一种双电源运放的逻辑电平转换装置，包括：晶体管、第一电阻、第二电阻以及第三电阻；

晶体管的发射极用于接第一电源，第一电源为正电源；

晶体管的集电极用于外接双电源运放，且通过第三电阻接第二电源，第二电源为负电源；

晶体管的基极用于通过第二电阻接电压输入模块，且通过第一电阻接第一电源。

在其中一个实施例中，还包括二极管；

二极管阳极用于接第一电源，二极管阴极通过第一电阻接晶体管的基极。

在其中一个实施例中，晶体管的集电极用于连接双电源运放的增益设置端口。

在其中一个实施例中，第一电源为2.5V的电源，第二电源为-2.5V的电源。

在其中一个实施例中，电压输入模块为输出电压为3.3V或0V的微控制单元。

在其中一个实施例中，晶体管为PNP晶体管。

在其中一个实施例中，晶体管为P沟道场效应管。

一种放大电路，包括双电源运放、电压输入模块以及上述双电源运放的逻辑电平转换装置。

在其中一个实施例中，双电源运放的正电源引脚接第一电源,且通过第一电容接地；

双电源运放的负电源引脚接第二电源,且通过第二电容接地。

在其中一个实施例中，双电源运放包括多个增益设置端口，各增益设置端口通过对应的双电源运放的逻辑电平转换装置与对应的电压输入模块连接。

本实用新型实施例提供的双电源运放的逻辑电平转换装置，采用了晶体管与双电源正负极供电，并利用第一电阻分压，第二电阻限流，并采用第三电阻跨接在第二电源与晶体管集电极之间，晶体管通过第二电阻接电压输入模块获取输入电压，根据输入电压、第一电阻、第二电阻处于导通或截止状态，当输入电压为高电平时，晶体管关断，双电源运放接第二电源；当输入电压为低电平时，晶体管导通，双电源运放接第一电源，从而实现电压输入模块输出高低电平控制双电源运放时的逻辑电平转换，为双电源运放提供合适的工作电压，使双电源运放按比例放大。

附图说明

通过附图中所示的本实用新型的优选实施例的更具体说明，本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1为本实用新型双电源运放的逻辑电平转换装置实施例的第一电路示意图；

图2为本实用新型双电源运放的逻辑电平转换装置实施例的第二电路示意图；

图3为本实用新型放大电路实施例的第一电路示意图；

图4为本实用新型放大电路实施例的第二电路示意图；

图5为本实用新型放大电路实施例的第三电路示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的首选实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型实施例提供一种双电源运放的逻辑电平转换装置20，如图1所示，上述双电源运放的逻辑电平转换装置20，包括：晶体管Q1、第一电阻R1、第二电阻R2以及第三电阻R3；晶体管Q1的发射极用于接第一电源+VCC，第一电源+VCC为正电源；晶体管Q1的集电极用于外接双电源运放，且通过第三电阻R3接第二电源-VCC，第二电源-VCC为负电源；晶体管Q1的基极用于通过第二电阻R2接电压输入模块30，且通过第一电阻R1接第一电源+VCC。

其中，第一电阻R1接晶体管Q1的发射极，为分压电阻，第二电阻R2为限流电阻，第一电源+VCC为正电源为双电源运放30提供高电平电压，第二电源-VCC为负电压，为双电源运放30提供低电平电压。采用双电源供电，控制晶体管Q1处于关断或导通状态，提高双电源运放的逻辑电平转换装置20的稳定性。可选的，第一电源+VCC和第二电源-VCC的电压值的绝对值相等。

具体的，当电压输入模块10输出电压为高电平电压时，第二电阻R2限流，晶体管Q1发射极不满足正偏条件，晶体管Q1处于关断状态，双电源运放30等效接第二电源-VCC，输出低电平电压给双电源运放30；当电压输入模块10输出电压为低电平电压时，晶体管Q1发射极正偏，满足晶体管Q1导通条件，此时，晶体管Q1处于导通状态，双电源运放30等效接第一电源+VCC的高电平电压，实现电压输入模块10输出合适的高低电平电压控制双电源运放30。

在其中一个实施例中，如图2所示，还包括二极管D1；二极管D1阳极用于接第一电源+VCC，二极管D1阴极通过第一电阻R1接晶体管Q1的基极。

具体的，当电压输入模块10输出电压为高电平电压时，电压输入模块10输出电压高于第一电源+VCC，但因为接二极管D1，电压输入模块10、第二电阻R2、第一电阻R1、第一电源+VCC所在通路被阻断。当电压输入模块10输出电压为低电平电压时，第一电源+VCC电压可以流向电压输入模块10。这样，使得信号的流向只能是单向的，防止电压输入模块10输出电压为高电平电压信号时对第一电源+VCC产生影响。

在其中一个实施例中，如图2所示，晶体管Q1的集电极用于连接双电源运放的增益设置端口。

具体的，双电源运放的逻辑电平转换装置20通过晶体管Q1的集电极与双电源运放的增益设置端口连接，为双电源运放的增益设置端口提供工作电压。

在其中一个实施例中，如图2所示，第一电源为2.5V的电源，第二电源为-2.5V的电源。

具体的，晶体管Q1发射极接2.5V的第一电源，当电压输入模块10提供高电平电压时，晶体管Q1关断，双电源运放的逻辑电平转换装置20为双电源运放30提供-2.5V的低电平电压；当电压输入模块10提供低电平电压时，晶体管Q1导通时，双电源运放的逻辑电平转换装置20为双电源运放30提供2.5V的高电平电压。

在其中一个实施例中，如图2所示，电压输入模块为输出电压为3.3V或0V的微控制单元。

具体的，微控制单元为双电源运放的逻辑电平转换装置20提供输入电压，电压输入模块10输出电压为3.3V或0V。当电压输入模块10输出电压为3.3V时，晶体管Q1关断，双电源运放30接第二电源-VCC，当电压输入模块10输出电压为0V时，晶体管Q1导通，双电源运放30接第一电源+VCC。

在其中一个实施例中，晶体管Q1为PNP管。

具体的，当电压输入模块10输出高电平电压时，PNP管发射极和基极的压差小于开启电压，PNP管关断，双电源运放30的增益设置端口连接第二电源-VCC，为低电平电压；当电压输入模块10输出0V低电平电压时，第一电源+VCC通过二极管D1和两个分压限流电阻进行分压、限流，PNP管发射极和基极的压差大于开启电压，PNP管导通，双电源运放30的增益设置端口连接第一电源+VCC，为高电平电压。这样就实现了电压输入模块10输出高低电平对双电源运放30的增益设置端口高低电平的控制。

在其中一个实施例中，晶体管为P沟道场效应管。

其中，需要说明的是，场效应管的漏极相当于上述晶体管Q1中的集电极，场效应管的栅极相当于上述晶体管Q1中的基极，场效应管的源极相当于上述晶体管Q1的发射极，连接方式也同上述晶体管Q1的连接方式。具体的，当电压输入模块10输出高电平电压时，场效应管源极和栅极的压差小于开启电压，场效应管关断，双电源运放30的增益设置端口连接第二电源-VCC，为低电平；当电压输入模块10输出0V低电平电压时，第一电源+VCC通过二极管D1和两个分压限流电阻进行分压、限流，场效应管源极和栅极的压差大于开启电压，场效应管导通，双电源运放30的增益设置端口连接第一电源+VCC，为高电平。这样就实现了电压输入模块10输出高低电平对双电源运放30的增益设置端口高低电平的控制。

本实用新型实施例还提供一种放大电路，如图3所示，上述放大电路，包括：包括双电源运放30、电压输入模块10以及上述双电源运放的逻辑电平转换装置20。

其中，电压输入模块10为双电源运放的逻辑电平转换装置20提供输入电压，双电源运放的逻辑电平转换装置20接收到电压输入模块10输出的电压后，根据接收的电压的高低，使晶体管Q1处于关断或导通状态，为双电源运放30提供第二电源-VCC或第一电源+VCC大小的电压，使双电源运放30实现选择放大功能。

在其中一个实施例中，如图4所示，双电源运放30的正电源引脚+VS接第一电源+VCC,且通过第一电容C1接地；双电源运放的负电源引脚-VS接第二电源-VCC,且通过第二电容C2接地。

其中，双电源运放30通过增益设置端口与晶体管Q1的集电极连接，第一电源+VCC为双电源运放30的正电源引脚+VS提供正电压，第二电源-VCC为双电源运放30的负电源引脚-VS提供负电压。

具体的，双电源运放30通过增益设置端口接收双电源运放的逻辑电平转换装置20输出的电压。双电源运放30的正电源引脚+VS和负电源引脚-VS分别与地之间跨接第一电容C1和第二电容C2，第一电容C1和第二电容C2用于消除电源内阻引起的低频自激，避免电源的纹波电压对电位的干扰。

在其中一个实施例中，双电源运放30包括多个增益设置端口，各增益设置端口通过对应的双电源运放的逻辑电平转换装置20与对应的电压输入模块10连接。

其中，在上述双电源运放的逻辑电平转换装置20实施例中已对双电源运放的逻辑电平转换装置20的工作原理进行说明，在此不做赘述。具体的，双电源运放30的多个增益设置端口对应多个双电源运放的逻辑电平转换装置20，各增益设置端口均通过对应的双电源运放的逻辑电平转换装置20连接对应的电压输入模块10，电压输入模块10对对应的双电源运放的逻辑电平转换装置20供电，对应的双电源运放的逻辑电平转换装置20转换电压并分别为对应的双电源运放30的增益设置端口供电，实现双电源运放30的多种放大倍数的选择放大。例如，双电源运放30的增益设置端口为3个，如图5所示，分别为增益设置端口A0、增益设置端口A1和增益设置端口A2时，各电压输入模块10分别为三个增益设置端口对应的双电源运放的逻辑电平转换装置20提供输入电压，根据每个电压输入模块10输入电压的高低电平，各双电源运放的逻辑电平转换装置20分别为对应的增益设置端口A0、A1和A2提供相应的工作电压，从而实现多种倍数的选择放大。需要说明的是，此处举例说明并不对本方案中双电源运放30的增益设置端口数量造成限制，增益设置端口数量可以为其他数量。

在其中一个实施例中，第一电源+VCC为电压为2.5V的电源，第二电源-VCC为电压为-2.5V的电源。

具体的，双电源运放30的供电电压为2.5V或-2.5V，第一电源+VCC为双电源运放30提供2.5V正电压，第二电源为双电源运放30提供-2.5V负电压，双电源运放30通过增益设置端口接双电源运放的逻辑电平转换装置20，接收双电源运放的逻辑电平转换装置20输出的电压，根据电压输入模块10的输出电压的高低，双电源运放的逻辑电平转换装置20输出-2.5V或2.5V电压给双电源运放30的增益设置端口。可选的，如图5所示，双电源运放30的增益设置端口为多个，多个电压输入模块10对多个对应的双电源运放的逻辑电平转换装置20提供输入电压，各双电源运放的逻辑电平转换装置20完成电压转换，并为各双电源运放的逻辑电平转换装置20对应的增益设置端口供电，从而实现双电源运放30对应的增益设置端口通-2.5V或2.5V电源电压，实现通过电压输入模块10输出高低电压控制双电源运放30按一定比例选择放大。

在其中一个实施例中，电压输入模块10输出电压为3.3V或0V。可选的，晶体管Q1为PNP。具体的，当晶体管Q1为PNP时，双电源运放的逻辑电平转换装置20的具体工作过程同上述双电源运放的逻辑电平转换装置20实施例中相同，在此不做赘述。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种双电源运放的逻辑电平转换装置，其特征在于，包括：晶体管、第一电阻、第二电阻以及第三电阻；

所述晶体管的发射极用于接第一电源，所述第一电源为正电源；

所述晶体管的集电极用于外接双电源运放，且通过所述第三电阻接第二电源，所述第二电源为负电源；

所述晶体管的基极用于通过所述第二电阻接电压输入模块，且通过所述第一电阻接所述第一电源。

2.根据权利要求1所述的双电源运放的逻辑电平转换装置，其特征在于，还包括二极管；

所述二极管阳极用于接所述第一电源，所述二极管阴极通过所述第一电阻接所述晶体管的基极。

3.根据权利要求2所述的双电源运放的逻辑电平转换装置，其特征在于，所述晶体管的集电极用于连接所述双电源运放的增益设置端口。

4.根据权利要求3所述的双电源运放的逻辑电平转换装置，其特征在于，所述第一电源为2.5V的电源，所述第二电源为-2.5V的电源。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的双电源运放的逻辑电平转换装置，其特征在于，所述电压输入模块为输出电压为3.3V或0V的微控制单元。

6.根据权利要求5所述的双电源运放的逻辑电平转换装置，其特征在于，所述晶体管为PNP晶体管。

7.根据权利要求5所述的双电源运放的逻辑电平转换装置，其特征在于，所述晶体管为P沟道场效应管。

8.一种放大电路，其特征在于，包括双电源运放、电压输入模块以及权利要求1至7中任意一项所述双电源运放的逻辑电平转换装置。

9.根据权利要求8所述的放大电路，其特征在于，

所述双电源运放的正电源引脚接第一电源,且通过第一电容接地；

所述双电源运放的负电源引脚接第二电源,且通过第二电容接地。

10.根据权利要求8所述的放大电路，其特征在于，所述双电源运放包括多个增益设置端口，各所述增益设置端口通过对应的所述双电源运放的逻辑电平转换装置与对应的所述电压输入模块连接。