本發(fā)明屬于電子領(lǐng)域，尤其涉及一種小信號交流放大電路。

背景技術(shù)：

運算放大電路作為一種常用電路通常利用運算放大器對輸入信號進行放大，其中運算放大器的結(jié)構(gòu)可以分為：反轉(zhuǎn)放大器，非反轉(zhuǎn)放大器，加法器，減法器，積分電路，微分電路，差分電路等等。

然而，目前的小信號放大電路均采用固定放大電路，例如圖1，包括：運放大器OP1和電阻R1、電阻R2，電阻R1的一端為信號輸入端，電阻R1的另一端與電阻R2的一端和運算放大器OP1的反向輸入端連接，運算放大器OP1的正向輸入端接地，運算放大器OP1的輸出端與電阻R2的另一端連接，輸出放大信號。

在上述結(jié)構(gòu)中，當(dāng)前段信號輸出較弱時，經(jīng)過該放大電路放大后，達不到后級采樣要求，故丟失此信號；當(dāng)前段信號輸出較強時，經(jīng)過此放大電路放大后，超出了后級采樣要求，同樣丟失此信號，因此，現(xiàn)有小信號放大電路對于信號波動有一定局限性，容易丟失上、下限的信號，或者輸出失真等。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例的目的在于提供一種小信號交流放大電路，旨在解決現(xiàn)有小信號放大電路通過固定放大導(dǎo)致信號容易丟失、輸出精度低的問題。

本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的，一種小信號交流放大電路，所述電路包括：

放大單元，用于對輸入小信號進行放大，生成放大信號；

檢測單元，用于檢測所述放大信號，并根據(jù)所述放大信號的強弱生成對應(yīng)的切換控制信號，所述檢測單元的輸入端與所述放大單元的輸出端連接；

切換單元，用于根據(jù)所述切換控制信號調(diào)節(jié)所述放大單元的增益，所述切換單元的輸入端與所述檢測單元的輸出端連接，所述切換單元的輸出端與所述放大單元的反饋端連接。

本發(fā)明實施例通過增加不同增益電路，當(dāng)前段信號輸出較弱時，經(jīng)過高增益放大電路放大，當(dāng)前段信號輸出較強時，經(jīng)過低增益放大電路放大，從而使其輸出保持在一定范圍值，對于小信號的波動，不易丟失上、下限的信號，輸出精度高。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有的小信號放大電路的電路結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的小信號交流放大電路的結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的小信號交流放大電路的一示例電路結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的小信號交流放大電路的另一示例電路結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

本發(fā)明實施例通過增加不同增益電路，當(dāng)前段信號輸出較弱時，經(jīng)過高增益放大電路放大，當(dāng)前段信號輸出較強時，經(jīng)過低增益放大電路放大，從而使其輸出保持在一定范圍值，對于小信號的波動，不易丟失上、下限的信號，輸出精度高。

圖2示出了本發(fā)明實施例提供的小信號交流放大電路的結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分。

作為本發(fā)明一實施例，該小信號交流放大電路包括：

放大單元11，用于對輸入小信號進行放大，生成放大信號；

檢測單元12，用于檢測所述放大信號，并根據(jù)所述放大信號的強弱生成對應(yīng)的切換控制信號，檢測單元12的輸入端與放大單元11的輸出端連接；

切換單元13，用于根據(jù)切換控制信號調(diào)節(jié)放大單元的增益，切換單元13的輸入端與檢測單元12的輸出端連接，切換單元13的輸出端與放大單元11的反饋端連接。

在本發(fā)明實施例中，輸入的小信號Vin經(jīng)過放大后生成放大信號Vout，檢測單元12檢測放大信號Vout的大小，并通過閾值判斷放大信號Vout的強弱，若放大信號Vout大于閾值，則對應(yīng)生成降低增益的切換控制信號，若放大信號Vout小于閾值，則對應(yīng)生成增大增益的切換控制信號，從而驅(qū)動切換單元13切換大小不同的增益，控制放大單元11將增益調(diào)節(jié)到適當(dāng)?shù)姆糯髾n位，以保持輸出穩(wěn)定。

圖3示出了本發(fā)明實施例提供的小信號交流放大電路的一示例電路結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分。

作為本發(fā)明一實施例，該放大單元11包括：

電阻R3、電阻R4、電阻R5和第四運算放大器U4-A；

電阻R3的一端為放大單元11的輸入端，電阻R3的另一端與第四運算放大器U4-A的反向輸入端連接，第四運算放大器U4-A的反向輸入端還同時與電阻R4和電阻R5的一端連接，電阻R4和電阻R5的另一端分別為放大單元11的第一反饋端和第二反饋端與切換單元13的兩輸出端連接，第四運算放大器U4-A的正向輸入端接地，第四運算放大器U4-A的輸出端為放大單元11的輸出端。

檢測單元12包括：

電阻R6、電阻R7、電阻R8、第一開關(guān)管Q1和第五微處理器U5；

電阻R6的一端為檢測單元12的輸入端，電阻R6的另一端與第五微處理器U5的檢測端AD0連接，第五微處理器U5的電源端VDD連接+5V電源電壓，第五微處理器U5的接地端GND接地，第五微處理器U5的輸出端I/O連接電阻R7的一端，電阻R7的另一端同時與電阻R8的一端和第一開關(guān)管Q1的控制端連接，第一開關(guān)管Q1的輸入端為檢測單元12的輸出端，第一開關(guān)管Q1的輸出端接地，電阻R8的另一端接地。

優(yōu)選地，第一開關(guān)管Q1為NPN型三極管，NPN型三極管的基極為第一開關(guān)管Q1的控制端，NPN型三極管的集電極為第一開關(guān)管Q1的輸入端，NPN型三極管的發(fā)射極為第一開關(guān)管Q1的輸出端。

優(yōu)選地，第五微處理器U5為單片機。

切換單元13包括：

繼電器K1和二極管D1；

所述二極管D1的陽極為所述切換單元13的輸入端與所述繼電器K1的8腳連接，所述二極管D1的陰極與所述繼電器K1的1腳同時連接+5V電源電壓，所述繼電器K1的2腳和4腳分別為所述切換單元13的兩輸出端與電阻R5、電阻R4的另一端連接，所述繼電器K1的3腳連接放大單元11的輸出端。

繼電器K1的型號可以優(yōu)選為G6K-2F-Y，繼電器K1的1腳和8腳為控制端，控制端為低電平時2腳與3腳閉合、7腳與6腳閉合，控制端為高電平時4腳與3腳閉合、5腳與6腳閉合。

在本發(fā)明實施例中，輸入小信號Vin經(jīng)電阻R3輸入，經(jīng)由第四運算放大器U4-A與電阻R4組成的放大回路放大，或者經(jīng)由第四運算放大器U4-A與電阻R5組成的放大回路放大，生成放大信號；

這里電阻R5的阻值可以設(shè)置為電阻R4的10倍，繼電器K1通過開關(guān)切換將不同阻值的電阻R4或電阻R5作為運放的反饋電阻，從而實現(xiàn)對運放增益的調(diào)節(jié)，當(dāng)然，電阻R4和電阻R5的阻值比例并不限定為10倍，可以根據(jù)實際應(yīng)用設(shè)置。

經(jīng)過放大單元11運放的放大信號Vout一路輸出，另一路經(jīng)電阻R6接到單片機U5的檢測端AD0，單片機U5將放大信號Vout與預(yù)設(shè)的閾值進行比較，輸出增大或降低增益的切換控制信號通過開關(guān)管Q1送給切換單元13控制不同增益的選擇。

在本發(fā)明實施例中，通過增加不同增益電路，當(dāng)前段信號輸出較弱時，經(jīng)過高增益放大電路放大后，使其達到后級采樣要求，即可采集到此信號；當(dāng)前段信號輸出較強時，經(jīng)過低增益放大電路放大后，使其達到后級采樣要求，從而使其輸出保持在一定范圍值。

例如，在現(xiàn)有的典型實際應(yīng)用中，將放大增益固定在100dB或者是120dB，前段采樣信號為毫伏時，放大電路放大1000倍后，如果后級采樣要求毫伏級，故前段信號輸出毫伏(mV)的信號超出了采樣范圍：mV*1000＝1V。

而采用本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案后，當(dāng)前段采樣信號無論納伏(nV)還是毫伏(mV)，均可使輸出保持在后級采樣的要求范圍內(nèi)，當(dāng)采樣信號在nV時，切換放大到1000倍后，輸出mV級；當(dāng)前段采樣信號輸出mV時，切換放大到1倍，輸出也mV級：nV*1000＝mV，mV*1＝mV，經(jīng)過增益切換放大電路放大后，均可達到后級采樣要求。

本發(fā)明實施例對于小信號的波動，容易丟失上、下限的信號，通過增加此電路，可以在信號波動時自動切換到相應(yīng)檔位，從而精確放大信號，精確穩(wěn)定、可靠性好的小信號放大電路，并且該結(jié)構(gòu)簡單可靠，放大準(zhǔn)確穩(wěn)定，不存在頻率干擾等問題。

圖4示出了本發(fā)明實施例提供的小信號交流放大電路的一示例電路結(jié)構(gòu)，，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分。

作為本發(fā)明一實施例，該放大單元11包括：

電阻R11、電阻R13、電阻R14、電阻R15、電阻R16和第一運算放大器U1-A；

電阻R11的一端為放大單元11的輸入端，電阻R11的另一端與第一運算放大器U1-A的反向輸入端連接，第一運算放大器U1-A的正向輸入端接地，第一運算放大器U1-A的輸出端為放大單元11的輸出端同時與電阻R13、電阻R14、電阻R15、電阻R16的一端連接，電阻R13、電阻R14、電阻R15、電阻R16的另一端分別為放大單元11的四個反饋端與切換單元13連接。

檢測單元12包括：

電阻R12和第二微處理器U2；

電阻R12的一端為檢測單元12的輸入端，電阻R12的另一端與第二微處理器U2的檢測端AD0連接，第二微處理器U2的電源端VDD連接+5V電源電壓，第二微處理器U2的接地端GND接地，第二微處理器U2的兩輸出端I/O分別為檢測單元12的第一、第二輸出端與切換單元13連接。

優(yōu)選地，第二微處理器U2為單片機。

切換單元13可以采用多路復(fù)用開關(guān)ADG659實現(xiàn)，其中多路復(fù)用開關(guān)的四路輸出端分別為切換單元13的四個輸出端(X0、X1、X2、X3)與放大單元11的四個反饋端連接，多路復(fù)用開關(guān)的選擇端(A)與放大單元11中第一運算放大器U1-A的反向輸入端連接。

在本發(fā)明實施例中，輸入小信號Vin經(jīng)電阻R11輸入，經(jīng)由第一運算放大器U1-A分別與電阻R13、電阻R14、電阻R15、電阻R16形成不同增益的放大回路，生成放大信號；

這里電阻R14、電阻R15、電阻R16的阻值可以分別設(shè)置為電阻R13的10倍、100倍、1000倍，通過多路復(fù)用開關(guān)將不同阻值的反饋電阻切換進放大回路，從而實現(xiàn)不同增益的放大選擇，當(dāng)然，電阻R13、電阻R14、電阻R15、電阻R16的阻值比例并不限定為10、100、1000倍，可以根據(jù)實際應(yīng)用設(shè)置。

經(jīng)過放大單元11運放的放大信號Vout一路輸出，另一路經(jīng)電阻R12接到單片機U2的檢測端AD0，單片機U2將放大信號Vout與預(yù)設(shè)的閾值進行比較，輸出增大或降低增益的切換控制信號給切換單元13控制不同增益的選擇。

在本發(fā)明實施例中，通過增加不同增益電路，當(dāng)前段信號輸出較弱時，經(jīng)過高增益放大電路放大后，使其達到后級采樣要求，即可采集到此信號；當(dāng)前段信號輸出較強時，經(jīng)過低增益放大電路放大后，使其達到后級采樣要求，從而使其輸出保持在一定范圍值。

本發(fā)明實施例對于小信號的波動，容易丟失上、下限的信號，通過增加此電路，可以在信號波動時自動切換到相應(yīng)檔位，從而精確放大信號，精確穩(wěn)定、可靠性好的小信號放大電路，并且該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是電路壽命長、安全可靠、沒有機械磨損、開關(guān)速度快、體積小，易于生產(chǎn)。

以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。