CN217849385U - 一种耐高温精密混合集成放大电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种耐高温精密混合集成放大电路，包括，供电端、信号输入端、信号输出端、信号放大电路、带通滤波器、相位校正电路和功率推动级电路，所述供电端分别为信号放大电路、带通滤波电路、相位校正电路和功率推动级电路供电；所述信号输入端与信号放大电路连接，所述带通滤波器包括第一带通滤波器和第二带通滤波器，用于对选定频率的信号进行放大；其中，第一带通滤波器的输出端与第二带通滤波器的输入端连接；所述相位校正电路用于对第一带通滤波器和第二带通滤波器产生的相位差进行校正，所述功率推动级电路与相位校正电路连接，用于放大电流输出能力，并与信号输出端连接。本实用新型电路稳定可靠，体积小，耐高温，输入阻抗高。

Description

一种耐高温精密混合集成放大电路

技术领域

本实用新型涉及信号放大电路，尤其是一种耐高温精密混合集成放大电路。

背景技术

石油测井行业在勘测过程中需要利用多种探测信号，一般从传感器上直接获取的信号都比较弱，需要经过放大处理，由于石油测井的工作环境一般在地下几百甚至几千米的深处，处于高温、高压的环境中，因此对电路的耐高温和稳定性要求比较高，目前市面上缺少一款精密稳定的集成化小信号放大电路。

鉴于此提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种耐高温精密混合集成放大电路，以满足石油测井行业对信号放大的使用需求。

为了实现该目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种耐高温精密混合集成放大电路，供电端、信号输入端、信号输出端、信号放大电路、带通滤波器、相位校正电路和功率推动级电路，

所述供电端分别为信号放大电路、带通滤波电路、相位校正电路和功率推动级电路供电；

所述信号输入端与信号放大电路连接，信号放大电路用于对输入信号进行放大；

所述带通滤波器与信号放大电路的输出端连接，带通滤波器包括第一带通滤波器和第二带通滤波器，用于对选定频率的信号进行放大，并过滤其他频率信号；其中，第一带通滤波器的输出端与第二带通滤波器的输入端连接；

所述相位校正电路与第二带通滤波器的输出端连接，用于对第一带通滤波器和第二带通滤波器产生的相位差进行校正，所述功率推动级电路与相位校正电路连接，用于放大电流输出能力，并与信号输出端连接。

进一步，所述信号放大电路包括，

第一运算放大器，其同相输入端和反向输入端分别与信号输入端连接，

电阻R1和电阻R2分别与第一运算放大器的反向输入端和同相输入端连接，电阻R1和电阻R2的另一端接地，形成第一运算放大器的同相端和反相端到地的下拉电阻，

电阻R12，与第一运算放大器的电压增益设定端连接，电阻R12的值用于决定第一运算放大器的放大倍数，

以及与第一运算放大器的正电源端和负电源端连接的滤波网络。

进一步，所述第一带通滤波器包括，第二运算放大器，所述第二运算放大器同相输入端接地，反向输入端连接电阻R5和电阻R6，所述电阻R5的另一端接地或者连接电阻R7，通过调整电阻R5与电阻R6的比值来调整第二运算放大器的放大倍数，第二运算放大器的一电压增益设定端与电容C5连接，电容C5的另一端接地；

所述第二带通滤波器包括，第三运算放大器，所述第三运算放大器同相输入端与第二运算放大器的输出端连接，并连接电阻R6的另一端，第三运算放大器的反向输入端连接电阻R9，电阻R9另一端连接电阻R8，电阻R8另一端与第三运算放大器的输出端连接，第三运算放大器的一电压增益设定端与电容C6连接，电容C6的另一端接地。

进一步，所述相位校正电路包括，第四运算放大器，所述第四运算放大器的负电源端与供电端负极和电容C10连接，电容C10另一端与供电端正极连接，所述第四运算放大器的同相输入端连接电阻R10下拉到地，反向输入端连接电阻R11和电容C7一端，电阻R11另一端与电容C7另一端连接，第四运算放大器一电压增益设定端与电容C8连接，电容C8另一端接地，第四运算放大器的输出端通过电容C9接地。

进一步，所述功率推动级电路包括上下对称的两部分电路，其中：

上部分电路包括，与供电端正极连接的电阻R13、电阻R14和电阻R15，电阻R2的另一端接二极管D1阳极和晶体管Q1基极，二极管D1的阴极与第四运算放大器的输出端连接，电阻R14的另一端连接晶体管Q1的集电极和晶体管Q2的基极，电阻R15连接晶体管Q2的发射极，电容C12一端连接晶体管Q1的集电极和晶体管Q2的基极，另一端连接晶体管Q1的发射极、晶体管Q2的集电极以及电阻R16，所述电阻R16的另一端连接信号输出端；

下部分电路包括，与供电端负极连接的电阻R18、电阻R19和电阻R20，所述电阻R18的另一端与二极管D2的阴极和晶体管Q3的基极连接，二极管D2的阳极与第四运算放大器的输出端连接，电阻R19的另一端连接晶体管Q3的集电极和晶体管Q4的基极，电阻R20的另一端连接晶体管Q4的发射极，电容C13一端连接晶体管Q3的集电极和晶体管Q4的基极，另一端连接晶体管Q3的发射极、晶体管Q4的集电极以及电阻R17，电阻R17的另一端连接信号输出端。

进一步，所述滤波网络包括，与第一运算放大器的正电源端连接的电容C2和电阻R4，电容C2的另一端与电容C1连接，并接地，电容C1另一端与电阻R4的另一端连接，并连接供电端正极；与第一运算放大器的负电源端连接的电容C4和电阻R3，电阻R3的另一端连接电容C3，电容C4另一端和电容C4的另一端接地。

采用本实用新型所述的技术方案后，带来以下有益效果：

本实用新型采用集成化电路设计结构，其中，信号放大电路具有很高的输入阻抗，高的共模抑制比，很宽增益范围，很低的输入噪声，并对输入信号不产生相移；带通滤波器对选定频率信号有较高的增益，而对其它频率信号有较大的衰减；相位校正电路改变系统回路的相位特性，防止自激振荡；功率推动级电路提升电路的电流输出能力。综上所述，本实用新型具有电路稳定可靠，体积小，耐高温，输入阻抗高的优点。

附图说明

图1：本实用新型的电路图；

图2：本实用新型封装后的引脚图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的描述。

如图1和图2所示，一种耐高温精密混合集成放大电路，包括，供电端、信号输入端、信号输出端、信号放大电路、带通滤波器、相位校正电路和功率推动级电路。该电路模块采用24线引脚结构，所述供电端包括，14脚、18脚、24脚、5脚、6脚和11脚，其中，14脚、18脚、24脚正电源，5脚、6脚、11脚为负电源。供电端用于为信号放大电路、带通滤波电路、相位校正电路和功率推动级电路供电。所述信号输入端包括2脚和4脚，并分别为信号输入反相端和同相端。所述信号输出端为12脚，10脚、23脚为接地引脚，22引脚连接信号放大电路的输出端，20引脚连接带通滤波器的输入端，9引脚连接带通滤波器的输出端，16引脚连接相位校正电路的输入端，其余引脚的连接关系详见附图1标注，在此不再详细描述。

所述信号放大电路与信号输入端连接，信号放大电路用于对输入信号进行放大。

所述带通滤波器与信号放大电路的输出端连接，带通滤波器包括第一带通滤波器和第二带通滤波器，用于对选定频率的信号进行放大，并过滤其他频率信号；其中，第一带通滤波器的输出端与第二带通滤波器的输入端连接。

所述相位校正电路与第二带通滤波器的输出端连接，用于对第一带通滤波器和第二带通滤波器产生的相位差进行校正。

所述功率推动级电路与相位校正电路连接，用于放大电流输出能力。

具体地，所述信号放大电路包括，

第一运算放大器U1，其同相输入端和反向输入端分别与信号输入端连接，即分别与2脚和4脚连接；

电阻R1和电阻R2分别与第一运算放大器U1的反向输入端和同相输入端连接，电阻R1和电阻R2的另一端接地，形成第一运算放大器U1的同相端和反相端到地的下拉电阻，

电阻R12，与第一运算放大器U1的电压增益设定端连接，电阻R12为增益电阻，其值用于决定第一运算放大器U1的放大倍数，

以及与第一运算放大器U1的正电源端和负电源端连接的滤波网络。

所述滤波网络包括，与第一运算放大器U1的正电源端连接的电容C2和电阻R4，电容C2的另一端与电容C1连接，并接地，电容C1另一端与电阻R4的另一端连接，并连接供电端正极；与第一运算放大器U1的负电源端连接的电容C4和电阻R3，电阻R3的另一端连接电容C3，电容C4另一端和电容C4的另一端接地，其中，C1、C2和R4组成了U1的正电源的滤波网络，C3、C4和R3组成了U1的负电源的滤波网络。

所述第一运算放大器U1和连接的电阻、电容组成了前端小信号输入放大器。

所述第一带通滤波器包括，第二运算放大器U2，所述第二运算放大器U2同相输入端接地，反向输入端连接电阻R5和电阻R6，所述电阻R5的另一端接地或者连接电阻R7，通过调整电阻R5与电阻R6的比值来调整第二运算放大器U2的放大倍数，第二运算放大器U2的一电压增益设定端与电容C5连接，电容C5的另一端接地；第二运算放大器U2和R5、R6、R7、C5组成了放大倍数可调的带通滤波器。

所述第二带通滤波器包括，第三运算放大器U3，所述第三运算放大器U3同相输入端与第二运算放大器U2的输出端连接，并连接电阻R6的另一端，第三运算放大器U3的反向输入端连接电阻R9，电阻R9另一端连接电阻R8，电阻R8另一端与第三运算放大器U3的输出端连接，第三运算放大器U3的一电压增益设定端与电容C6连接，电容C6的另一端接地；第三运算放大器U3和R8、R9、C6也组成了放大倍数可调的带通滤波器。

所述相位校正电路包括，第四运算放大器U4，所述第四运算放大器U4的负电源端与供电端负极和电容C10连接，电容C10另一端与供电端正极连接，电容C10接在正负电源之间消除高频振荡，所述第四运算放大器U4的同相输入端连接电阻R10下拉到地，反向输入端连接电阻R11和电容C7一端，电阻R11另一端与电容C7另一端连接，第四运算放大器U4一电压增益设定端与电容C8连接，电容C8另一端接地，第四运算放大器U4的输出端通过电容C9接地。

所述功率推动级电路包括上下对称的两部分电路，其中：

上部分电路包括，与供电端正极连接的电阻R13、电阻R14和电阻R15，电阻R2的另一端接二极管D1阳极和晶体管Q1基极，二极管D1的阴极与第四运算放大器U4的输出端连接，电阻R14的另一端连接晶体管Q1的集电极和晶体管Q2的基极，电阻R15连接晶体管Q2的发射极，电容C12一端连接晶体管Q1的集电极和晶体管Q2的基极，另一端连接晶体管Q1的发射极、晶体管Q2的集电极以及电阻R16，所述电阻R16的另一端连接信号输出端；

下部分电路包括，与供电端负极连接的电阻R18、电阻R19和电阻R20，所述电阻R18的另一端与二极管D2的阴极和晶体管Q3的基极连接，二极管D2的阳极与第四运算放大器U4的输出端连接，电阻R19的另一端连接晶体管Q3的集电极和晶体管Q4的基极，电阻R20的另一端连接晶体管Q4的发射极，电容C13一端连接晶体管Q3的集电极和晶体管Q4的基极，另一端连接晶体管Q3的发射极、晶体管Q4的集电极以及电阻R17，电阻R17的另一端连接信号输出端。

本实用新型在使用时，将引脚22和引脚20之间接一电阻，使第一运算放大器U1的输出端与第二运算放大器U2的反向输入端连接，或者22脚直接接21脚，同时20脚和21脚可以外接电阻以调整电阻R5的大小，；或者22脚直接接19脚，同时20脚和19脚可以外接电阻调整电阻R6的大小，通过上述不同连接方式，以及连接外接不同的电阻可以调整第二运算放大器U2这一级的增益，同样的道理，17脚和9脚可以外接电阻调整电阻R8的大小，17脚和8脚可以外接电阻调整电阻R9的大小，电阻R8和R9可以调整第三运算放大器U3这一级的增益；引脚9和引脚16之间连接一电阻，可以调整U4这一级的增益；引脚15和引脚12之间接一电阻，13脚和15脚外接电阻或者电容用以调整R11或C7的值，以增加U4这一级的环路稳定性。引脚9，13，16，19，22皆为信号检测点。

以上所述为本实用新型的实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型原理前提下，还可以做出多种变形和改进，这也应该视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种耐高温精密混合集成放大电路，包括，供电端、信号输入端、信号输出端、信号放大电路、带通滤波器、相位校正电路和功率推动级电路，其特征在于：

所述供电端分别为信号放大电路、带通滤波电路、相位校正电路和功率推动级电路供电；

所述信号输入端与信号放大电路连接，信号放大电路用于对输入信号进行放大；

所述带通滤波器与信号放大电路的输出端连接，带通滤波器包括第一带通滤波器和第二带通滤波器，用于对选定频率的信号进行放大，并过滤其他频率信号；其中，第一带通滤波器的输出端与第二带通滤波器的输入端连接；

所述相位校正电路与第二带通滤波器的输出端连接，用于对第一带通滤波器和第二带通滤波器产生的相位差进行校正，所述功率推动级电路与相位校正电路连接，用于放大电流输出能力，并与信号输出端连接。

2.根据权利要求1所述的一种耐高温精密混合集成放大电路，其特征在于：所述信号放大电路包括，

第一运算放大器，其同相输入端和反向输入端分别与信号输入端连接，

电阻R1和电阻R2分别与第一运算放大器的反向输入端和同相输入端连接，电阻R1和电阻R2的另一端接地，形成第一运算放大器的同相端和反相端到地的下拉电阻，

电阻R12，与第一运算放大器的电压增益设定端连接，电阻R12的值用于决定第一运算放大器的放大倍数，

以及与第一运算放大器的正电源端和负电源端连接的滤波网络。

3.根据权利要求1所述的一种耐高温精密混合集成放大电路，其特征在于：

所述第一带通滤波器包括，第二运算放大器，所述第二运算放大器同相输入端接地，反向输入端连接电阻R5和电阻R6，所述电阻R5的另一端接地或者连接电阻R7，通过调整电阻R5与电阻R6的比值来调整第二运算放大器的放大倍数，第二运算放大器的一电压增益设定端与电容C5连接，电容C5的另一端接地；

所述第二带通滤波器包括，第三运算放大器，所述第三运算放大器同相输入端与第二运算放大器的输出端连接，并连接电阻R6的另一端，第三运算放大器的反向输入端连接电阻R9，电阻R9另一端连接电阻R8，电阻R8另一端与第三运算放大器的输出端连接，第三运算放大器的一电压增益设定端与电容C6连接，电容C6的另一端接地。

4.根据权利要求3所述的一种耐高温精密混合集成放大电路，其特征在于：所述相位校正电路包括，第四运算放大器，所述第四运算放大器的负电源端与供电端负极和电容C10连接，电容C10另一端与供电端正极连接，所述第四运算放大器的同相输入端连接电阻R10下拉到地，反向输入端连接电阻R11和电容C7一端，电阻R11另一端与电容C7另一端连接，第四运算放大器一电压增益设定端与电容C8连接，电容C8另一端接地，第四运算放大器的输出端通过电容C9接地。

5.根据权利要求4所述的一种耐高温精密混合集成放大电路，其特征在于：所述功率推动级电路包括上下对称的两部分电路，其中：

上部分电路包括，与供电端正极连接的电阻R13、电阻R14和电阻R15，电阻R2的另一端接二极管D1阳极和晶体管Q1基极，二极管D1的阴极与第四运算放大器的输出端连接，电阻R14的另一端连接晶体管Q1的集电极和晶体管Q2的基极，电阻R15连接晶体管Q2的发射极，电容C12一端连接晶体管Q1的集电极和晶体管Q2的基极，另一端连接晶体管Q1的发射极、晶体管Q2的集电极以及电阻R16，所述电阻R16的另一端连接信号输出端；

下部分电路包括，与供电端负极连接的电阻R18、电阻R19和电阻R20，所述电阻R18的另一端与二极管D2的阴极和晶体管Q3的基极连接，二极管D2的阳极与第四运算放大器的输出端连接，电阻R19的另一端连接晶体管Q3的集电极和晶体管Q4的基极，电阻R20的另一端连接晶体管Q4的发射极，电容C13一端连接晶体管Q3的集电极和晶体管Q4的基极，另一端连接晶体管Q3的发射极、晶体管Q4的集电极以及电阻R17，电阻R17的另一端连接信号输出端。

6.根据权利要求2所述的一种耐高温精密混合集成放大电路，其特征在于：所述滤波网络包括，与第一运算放大器的正电源端连接的电容C2和电阻R4，电容C2的另一端与电容C1连接，并接地，电容C1另一端与电阻R4的另一端连接，并连接供电端正极；与第一运算放大器的负电源端连接的电容C4和电阻R3，电阻R3的另一端连接电容C3，电容C4另一端和电容C4的另一端接地。

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