CN216851909U

CN216851909U - 一种高精度线性放大器

Info

Publication number: CN216851909U
Application number: CN202220105641.3U
Authority: CN
Inventors: 郑海生; 张学美
Original assignee: Guangzhou Bedford Electric Equipment Co ltd
Current assignee: Guangzhou Bedford Electric Equipment Co ltd
Priority date: 2022-01-14
Filing date: 2022-01-14
Publication date: 2022-06-28
Anticipated expiration: 2032-01-14

Abstract

本实用新型涉及一种高精度线性放大器，其技术方案要点是：包括：用于生成第一波形信号的第一波形发生模块、用于生成第二波形信号的第二波形发生模块、用于接收输入信号和经过第二滤波模块滤波后的第二比较结果的差分放大模块、用于比较所述差分放大模块输出的信号与第一波形信号得到第一比较结果并对其进行放大的第一比较放大模块、用于对所述第一比较放大模块输出的信号进行滤波的第一滤波模块、用于比较所述第一滤波模块输出的信号与第二波形信号得到第二比较结果并对其进行放大的第二比较放大模块、及用于对所述第二比较放大模块输出的信号进行滤波的第二滤波模块；本申请具有通过对称式结果以提高线性放大精度的效果。

Description

一种高精度线性放大器

技术领域

本实用新型涉及线性放大器技术领域，更具体地说，它涉及一种高精度线性放大器。

背景技术

在现代化控制领域，随着自动化水平的提高，线性放大器被广泛应用，线性放大器通常受温度、湿度等环境因素的影响较大，不能稳定长久地工作，或是精度较低，因此，还有待改进的空间。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种高精度线性放大器，具有通过对称式结果以提高线性放大精度的功能优点。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种高精度线性放大器，用于生成第一波形信号的第一波形发生模块、用于生成第二波形信号的第二波形发生模块、用于接收输入信号和经过第二滤波模块滤波后的第二比较结果的差分放大模块、用于比较所述差分放大模块输出的信号与第一波形信号得到第一比较结果并对其进行放大的第一比较放大模块、用于对所述第一比较放大模块输出的信号进行滤波的第一滤波模块、用于比较所述第一滤波模块输出的信号与第二波形信号得到第二比较结果并对其进行放大的第二比较放大模块、及用于对所述第二比较放大模块输出的信号进行滤波的第二滤波模块；

所述差分放大模块的第一输入端用于连接信号输入端；所述差分放大模块的输出端连接第一比较放大模块的第一输入端；所述第一比较放大模块的第二输入端连接第一波形发生模块的输出端；所述第一比较放大模块的输出端连接第一滤波模块的输入端；所述第一滤波模块的输出端连接第二比较放大模块的第一输入端；所述第二比较放大模块的第二输入端连接第二波形发生模块的输出端；所述第二比较放大模块的输出端连接第二滤波模块的输入端；所述第二滤波模块的输出端连接差分放大模块的第二输入端；所述第一滤波模块还用于连接输出信号的信号输出端。

可选的，所述第一比较放大模块包括：第七电阻、用于比较所述差分放大模块输出的信号与第一波形信号得到第一比较结果的第五运算放大器、用于将所述第一比较结果输送给第六运算放大器的第一光耦、及用于对所述第一比较结果进行放大的第六运算放大器；

所述第五运算放大器的同相输入端连接差分放大模块的输出端；所述第五运算放大器的反相输入端连接第一波形发生模块的输出端；所述第五运算放大器的输出端连接第一光耦的发光器的阳极；所述第一光耦的发光器的阴极接地；所述第一光耦的受光器的发射极连接第六运算放大器的同相输入端，所述第一光耦的受光器的发射极还通过第七电阻接地；所述第一光耦的受光器的集电极连接第一电压端；所述第六运算放大器的反相输入端连接第六运算放大器的输出端；所述第六运算放大器的输出端连接第一滤波模块的输出端。

可选的，所述第一滤波模块包括：第八电阻、第九电阻和第三电容；所述第六运算放大器的输出端依次通过第八电阻和第九电阻连接第二比较放大电路的第一输入端；所述第六运算放大器的输出端还依次通过第八电阻和第三电容接地；所述第六运算放大器的输出端还通过第八电阻连接信号输出端。

可选的，所述第二比较放大模块包括：第十电阻、用于比较所述第一滤波模块输出的信号与第二波形信号得到第二比较结果的第七运算放大器、用于将所述第二比较结果输送给第八运算放大器的第二光耦、及用于对所述第二比较结果进行放大的第八运算放大器；

所述第七运算放大器的同相输入端连接第一滤波模块的输出端；所述第七运算放大器的反相输入端连接第二波形发生模块的输出端；所述第七运算放大器的输出端连接第二光耦的发光器的阳极；所述第二光耦的发光器的阴极接地；所述第二光耦的受光器的发射极连接第八运算放大器的同相输入端，所述第二光耦的受光器的发射极还通过第十电阻接地；所述第二光耦的受光器的集电极连接第一电压端；所述第八运算放大器的反相输入端连接第八运算放大器的输出端；所述第八运算放大器的输出端连接第二滤波模块的输出端。

可选的，所述第二滤波模块包括：第十一电阻、第十二电阻和第四电容；所述第八运算放大器的输出端依次通过第十一电阻和第十二电阻连接差分放大电路的第二输入端；所述第八运算放大器的输出端还依次通过第十一电阻和第四电容接地。

可选的，所述差分放大模块包括：第九运算放大器、第十三电阻、第十四电阻及第十五电阻；所述第九运算放大器的同相输入端通过第十四电阻连接信号输入端；所述第九运算放大器的同相输入端通过第十五电阻接地；所述第九运算放大器的反向输入端连接第二滤波模块的输出端；所述第九运算放大器的反向输入端还连接第九运算放大器的输出端；所述第九运算放大器的输出端连接第一比较放大模块的第一输入端。

可选的，所述第一波形发生模块包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第一运算放大器及第二运算放大器；所述第一运算放大器的同相输入端通过第一电阻连接第一运算放大器的输出端，所述第一运算放大器的同相输入端还通过第二电阻连接第二运算放大器的输出端；所述第一运算放大器的输出端通过第三电阻连接第二运算放大器的反相输入端；所述第二运算放大器的输出端连接第一比较放大模块的第二输入端；所述第一运算放大器的反相输入端和第二运算放大器的同相输入端均接地。

可选的，所述第二波形发生模块包括：第四电阻、第五电阻、第六电阻、第二电容、第三运算放大器及第四运算放大器；所述第三运算放大器的同相输入端通过第四电阻连接第四运算放大器的输出端，所述第三运算放大器的同相输入端还通过第五电阻连接第四运算放大器的输出端；所述第三运算放大器的输出端通过第六电阻连接第四运算放大器的反相输入端；所述第四运算放大器的输出端连接第二比较放大模块的第二输入端；所述第三运算放大器的反相输入端和第四运算放大器的同相输入端均接地。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：通过第一波形发生模块、第一比较放大模块、第一滤波模块、第二波形发生模块、第二比较放大模块和第二滤波模块形成对称式结构，从而通过对称式结构得到较高的线性放大精度，以提高本线性放大器的线性放大精度，通过第一光耦和第二光耦的设置，完全实现了第五运算放大器和第六运算放大器的电气隔离，以及第七运算放大器和第八运算放大器的电气隔离，具有良好的隔离作用。

附图说明

图1是本实用新型的线性放大器的电路框图；

图2是本实用新型的线性放大器的电路图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本实用新型的若干实施例。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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

下面结合附图和实施例，对本实用新型进行详细描述。

本实用新型提供了一种高精度线性放大器,如图1所示，包括：用于生成第一波形信号的第一波形发生模块2、用于生成第二波形信号的第二波形发生模块3、用于接收输入信号和经过第二滤波模块7滤波后的第二比较结果的差分放大模块1、用于比较所述差分放大模块1输出的信号与第一波形信号得到第一比较结果并对其进行放大的第一比较放大模块4、用于对所述第一比较放大模块4输出的信号进行滤波的第一滤波模块5、用于比较所述第一滤波模块5输出的信号与第二波形信号得到第二比较结果并对其进行放大的第二比较放大模块6、及用于对所述第二比较放大模块6输出的信号进行滤波的第二滤波模块7；

所述差分放大模块1的第一输入端用于连接信号输入端；所述差分放大模块1的输出端连接第一比较放大模块4的第一输入端；所述第一比较放大模块4的第二输入端连接第一波形发生模块2的输出端；所述第一比较放大模块4的输出端连接第一滤波模块5的输入端；所述第一滤波模块5的输出端连接第二比较放大模块6的第一输入端；所述第二比较放大模块6的第二输入端连接第二波形发生模块3的输出端；所述第二比较放大模块6的输出端连接第二滤波模块7的输入端；所述第二滤波模块7的输出端连接差分放大模块1的第二输入端；所述第一滤波模块5还用于连接输出信号的信号输出端。

在实际应用中，差分放大模块1的第一输入端用于接收输入信号，并对输入信号进行放大，然后将放大后的输入信号输送给第一比较放大模块4，第一比较放大模块4将放大后的输入信号与第一波形信号进行比较得到第一比较结果，然后对第一比较结果进行放大，然后第一滤波模块5对放大后的第一比较结果进行滤波，信号输出端用于输出经过滤波后的第一比较结果，第一滤波模块5还将滤波后的第一比较放大结果输送给第二比较放大模块，第二比较放大模块将第二波形信号和滤波后的第一比较放大结果进行比较得到第二比较结果，然后对第二比较结果进行放大，然后第二滤波模块7对放大后的第二比较结果进行滤波，并将滤波后的第二比较结果输送给差分放大模块1的第二输入端，使得差分放大模块1能够将滤波后的第二比较结果与输入信号进行比较，形成负反馈，本线性放大器具有对称式结构，通过对称式结构得到较高的线性放大精度。

进一步地，所述第一比较放大模块4包括：第七电阻R7、用于比较所述差分放大模块1输出的信号与第一波形信号得到第一比较结果的第五运算放大器A5、用于将所述第一比较结果输送给第六运算放大器A6的第一光耦OC1A、及用于对所述第一比较结果进行放大的第六运算放大器A6；

所述第五运算放大器A5的同相输入端(也就是第一比较放大模块4的第一输入端)连接差分放大模块1的输出端；所述第五运算放大器A5的反相输入端(也就是第一比较放大模块4的第二输入端)连接第一波形发生模块2的输出端；所述第五运算放大器A5的输出端连接第一光耦OC1A的发光器的阳极；所述第一光耦OC1A的发光器的阴极接地；所述第一光耦OC1A的受光器的发射极连接第六运算放大器A6的同相输入端，所述第一光耦OC1A的受光器的发射极还通过第七电阻R7接地；所述第一光耦OC1A的受光器的集电极连接第一电压端；所述第六运算放大器A6的反相输入端连接第六运算放大器A6的输出端，形成同相放大电路；所述第六运算放大器A6的输出端连接第一滤波模块5的输出端。

具体地，第五运算放大器A5为第一电压比较电路，用于将经过差分放大模块放大后的输入信号与第一波形信号进行比较得到第一比较结果，第一光耦OC1A和第七电阻R7形成第一隔离电路，用于将第一比较结果输送给第六运算放大器A6，还完全实现了第五运算放大器A5和第六运算放大器A6的电气隔离，具有良好的隔离作用，在保证了本线性放大器的稳定性的同时还保证了本线性放大器的线性放大精度，第六运算放大器A6用于放大第一比较结果，并将第一比较结果输送给第一滤波模块5。

进一步地，所述第一滤波模块5包括：第八电阻R8、第九电阻R9和第三电容C3；所述第六运算放大器A6的输出端依次通过第八电阻R8和第九电阻R9连接第二比较放大电路的第一输入端；所述第六运算放大器A6的输出端还依次通过第八电阻R8和第三电容C3接地，所述第六运算放大器A6的输出端还通过第八电阻R8连接信号输出端，也就是将第三电容C3的电压作为输出信号。

进一步地，所述第二比较放大模块6包括：第十电阻R10、用于比较所述第一滤波模块5输出的信号与第二波形信号得到第二比较结果的第七运算放大器A7、用于将所述第二比较结果输送给第八运算放大器A8的第二光耦OC2B、及用于对所述第二比较结果进行放大的第八运算放大器A8；

所述第七运算放大器A7的同相输入端(也就是第二比较放大模块6的第一输入端)连接第一滤波模块5的输出端；所述第七运算放大器A7的反相输入端(也就是第二比较放大模块6的第二输入端)连接第二波形发生模块3的输出端；所述第七运算放大器A7的输出端连接第二光耦OC2B的发光器的阳极；所述第二光耦OC2B的发光器的阴极接地；所述第二光耦OC2B的受光器的发射极连接第八运算放大器A8的同相输入端，所述第二光耦OC2B的受光器的发射极还通过第十电阻R10接地；所述第二光耦OC2B的受光器的集电极连接第一电压端；所述第八运算放大器A8的反相输入端连接第八运算放大器A8的输出端，形成同相放大电路；所述第八运算放大器A8的输出端连接第二滤波模块7的输出端。

具体地，第七运算放大器A7为第二电压比较电路，用于将第二波形信号和滤波后的第一比较放大结果进行比较得到第二比较结果，第二光耦OC2B和第十电阻R10形成第二隔离电路，用于将第二比较结果输送给第八运算放大器A8，还完全实现了第七运算放大器A7和第八运算放大器A8的电气隔离，具有良好的隔离作用，在进一步保证了本线性放大器的稳定性的同时还保证了本线性放大器的线性放大精度，第八运算放大器A8用于放大第二比较结果，并将第二比较结果输送给第二滤波模块7。

进一步地，所述第二滤波模块7包括：第十一电阻R11、第十二电阻R12和第四电容C4；所述第八运算放大器A8的输出端依次通过第十一电阻R11和第十二电阻R12连接差分放大模块1的第二输入端；所述第八运算放大器A8的输出端还依次通过第十一电阻R11和第四电容C4接地。

进一步地，所述差分放大模块1包括：第九运算放大器A9、第十三电阻R13、第十四电阻R14及第十五电阻R15；所述第九运算放大器A9的同相输入端(也就是差分放大模块1的第一输入端)通过第十四电阻R14连接信号输入端；所述第九运算放大器A9的同相输入端(也就是差分放大模块1的第二输入端)通过第十五电阻R15接地；所述第九运算放大器A9的反向输入端连接第二滤波模块7的输出端；所述第九运算放大器A9的反向输入端还连接第九运算放大器A9的输出端；所述第九运算放大器A9的输出端连接第一比较放大模块4的第一输入端。

具体地，第二滤波模块7将经过滤波后的第二比较结果输送给第九运算放大器A9的反相输入端，第九运算放大器A9将经过滤波后的第二比较结果与输入信号进行比较，形成负反馈，在第十二电阻R12的电阻值与第十四电阻R14的电阻值相同，第十三电阻R13的电阻值与第十五电阻R15的电阻值相同的情况下，本线性放大器的放大比例由第十四电阻R14和第十五电阻R15的电阻值决定，也就是本线性放大器的放大比例为第十五电阻R15的电阻值比第十四电阻R14的电阻值。

进一步地，所述第一波形发生模块2包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1、第一运算放大器A1及第二运算放大器A2；所述第一运算放大器A1的同相输入端通过第一电阻R1连接第一运算放大器A1的输出端，所述第一运算放大器A1的同相输入端还通过第二电阻R2连接第二运算放大器A2的输出端；所述第一运算放大器A1的输出端通过第三电阻R3连接第二运算放大器A2的反相输入端；所述第二运算放大器A2的输出端连接第一比较放大模块4的第二输入端；所述第一运算放大器A1的反相输入端和第二运算放大器A2的同相输入端均接地，形成三角波发生电路，第二运算放大器A2的输出端产生第一三角波信号，并将其输送给第五运算放大器A5，使得第五运算放大器A5将第一三角波信号与经过差分放大模块1放大后的输入信号进行比较得到第一比较结果。

所述第二波形发生模块3包括：第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第二电容C2、第三运算放大器A3及第四运算放大器A4；所述第三运算放大器A3的同相输入端通过第四电阻R4连接第四运算放大器A4的输出端，所述第三运算放大器A3的同相输入端还通过第五电阻R5连接第四运算放大器A4的输出端；所述第三运算放大器A3的输出端通过第六电阻R6连接第四运算放大器A4的反相输入端；所述第四运算放大器A4的输出端连接第二比较放大模块6的第二输入端；所述第三运算放大器A3的反相输入端和第四运算放大器A4的同相输入端均接地，形成三角波发生电路，第四运算放大器A4的输出端产生第二三角波信号，并将其输送给第七运算放大器A7，使得第七运算放大器A7将第二三角波信号与经过第一滤波模块5滤波后的第一比较结果进行比较得到第二比较结果。

本实用新型的高精度线性放大器，通过第一波形发生模块2、第一比较放大模块4、第一滤波模块5、第二波形发生模块3、第二比较放大模块6和第二滤波模块7形成对称式结构，从而通过对称式结构得到较高的线性放大精度，以提高本线性放大器的线性放大精度，通过第一光耦OC1A和第二光耦OC2B的设置，完全实现了第五运算放大器A5和第六运算放大器A6的电气隔离，以及第七运算放大器A7和第八运算放大器A8的电气隔离，具有良好的隔离作用。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种高精度线性放大器，其特征在于，包括：用于生成第一波形信号的第一波形发生模块、用于生成第二波形信号的第二波形发生模块、用于接收输入信号和经过第二滤波模块滤波后的第二比较结果的差分放大模块、用于比较所述差分放大模块输出的信号与第一波形信号得到第一比较结果并对其进行放大的第一比较放大模块、用于对所述第一比较放大模块输出的信号进行滤波的第一滤波模块、用于比较所述第一滤波模块输出的信号与第二波形信号得到第二比较结果并对其进行放大的第二比较放大模块、及用于对所述第二比较放大模块输出的信号进行滤波的第二滤波模块；

2.根据权利要求1所述的高精度线性放大器，其特征在于，所述第一比较放大模块包括：第七电阻、用于比较所述差分放大模块输出的信号与第一波形信号得到第一比较结果的第五运算放大器、用于将所述第一比较结果输送给第六运算放大器的第一光耦、及用于对所述第一比较结果进行放大的第六运算放大器；

3.根据权利要求2所述的高精度线性放大器，其特征在于，所述第一滤波模块包括：第八电阻、第九电阻和第三电容；所述第六运算放大器的输出端依次通过第八电阻和第九电阻连接第二比较放大电路的第一输入端；所述第六运算放大器的输出端还依次通过第八电阻和第三电容接地；所述第六运算放大器的输出端还通过第八电阻连接信号输出端。

4.根据权利要求1所述的高精度线性放大器，其特征在于，所述第二比较放大模块包括：第十电阻、用于比较所述第一滤波模块输出的信号与第二波形信号得到第二比较结果的第七运算放大器、用于将所述第二比较结果输送给第八运算放大器的第二光耦、及用于对所述第二比较结果进行放大的第八运算放大器；

5.根据权利要求4所述的高精度线性放大器，其特征在于，所述第二滤波模块包括：第十一电阻、第十二电阻和第四电容；所述第八运算放大器的输出端依次通过第十一电阻和第十二电阻连接差分放大电路的第二输入端；所述第八运算放大器的输出端还依次通过第十一电阻和第四电容接地。

6.根据权利要求1所述的高精度线性放大器，其特征在于，所述差分放大模块包括：第九运算放大器、第十三电阻、第十四电阻及第十五电阻；所述第九运算放大器的同相输入端通过第十四电阻连接信号输入端；所述第九运算放大器的同相输入端通过第十五电阻接地；所述第九运算放大器的反向输入端连接第二滤波模块的输出端；所述第九运算放大器的反向输入端还连接第九运算放大器的输出端；所述第九运算放大器的输出端连接第一比较放大模块的第一输入端。

7.根据权利要求1-6任一项所述的高精度线性放大器，其特征在于，所述第一波形发生模块包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第一运算放大器及第二运算放大器；所述第一运算放大器的同相输入端通过第一电阻连接第一运算放大器的输出端，所述第一运算放大器的同相输入端还通过第二电阻连接第二运算放大器的输出端；所述第一运算放大器的输出端通过第三电阻连接第二运算放大器的反相输入端；所述第二运算放大器的输出端连接第一比较放大模块的第二输入端；所述第一运算放大器的反相输入端和第二运算放大器的同相输入端均接地。

8.根据权利要求1-6任一项所述的高精度线性放大器，其特征在于，所述第二波形发生模块包括：第四电阻、第五电阻、第六电阻、第二电容、第三运算放大器及第四运算放大器；所述第三运算放大器的同相输入端通过第四电阻连接第四运算放大器的输出端，所述第三运算放大器的同相输入端还通过第五电阻连接第四运算放大器的输出端；所述第三运算放大器的输出端通过第六电阻连接第四运算放大器的反相输入端；所述第四运算放大器的输出端连接第二比较放大模块的第二输入端；所述第三运算放大器的反相输入端和第四运算放大器的同相输入端均接地。