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CN111181502A - 前置放大电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种前置放大电路，包括顺序串联的第一放大器和第二放大器、所述第二放大器的输出端与电路输出端相连接，第一放大器的输入端与电路输入端相连接；所述前置放大电路还包括正反馈支路，所述正反馈支路包括二极管组和第三放大器，所述二极管组的一端连接于第一放大器的输入端，所述第三放大器的输入端连接于第一放大器和第二放大器之间，第三放大器的输出端连接至二极管组的另一端；所述二极管组包括两个反向并联的第一二极管和第二二极管。正反馈支路可将一部分信号正反馈至二极管组的另一端，从而可以减小二极管组两端的压降，并进而减少了二极管组的非线性所造成的谐波失真，从而提高麦克风传感器检测的音质。

Description

前置放大电路
技术领域
本发明涉及一种前置放大电路，特别是一种用于麦克风传感器的前置放大电路。
背景技术
麦克风是一种将声音信号转换为电信号的能量器件。随着音频装置的不断发展，麦克风已经广泛应用于各种电子设备中，其基本功能是将声音转换为电信号并且进行输出。麦克风传感器中通常需要前置放大电路对电信号进行放大。
参考图1为传统的前置放大电路，二极管D1和D2反向并联后且一端接地，在输入信号幅度大的时候，二极管D1和D2产生的谐波失真很大，影响信号输出。
参考图2为另一种改进后的前置放大电路，该前置放大电路在图1的基础上在二极管D1的支路上正向串联了二极管D3，在二极管D2的支路上正向串联了二极管D4。则，在理论上，输入信号幅度大的时候，相应支路中串联的二极管D3和D4可以相应的减少谐波失真。但是在一般的CMOS(互补金属氧化物半导体)工艺中，二极管在制作的过程中会产生寄生的二极管，因而实际上难以实现串联的效果。
因此，必须设计一种新的可减少谐波失真的、用于麦克风传感器的前置放大电路。
发明内容
为解决上述问题之一，本发明提供了一种前置放大电路，包括顺序串联的第一放大器和第二放大器、所述第二放大器的输出端与电路输出端相连接，第一放大器的输入端与电路输入端相连接；所述前置放大电路还包括正反馈支路，所述正反馈支路包括二极管组和第三放大器，所述二极管组的一端连接于第一放大器的输入端，所述第三放大器的输入端连接于第一放大器和第二放大器之间，第三放大器的输出端连接至二极管组的另一端；所述二极管组包括两个反向并联的第一二极管和第二二极管。
作为本发明的进一步改进，所述正反馈支路还包括连接于第三放大器输入端和第一放大器输出端之间的第一电容以及连接于第三放大器的输入端和地之间的第二电容。
作为本发明的进一步改进，所述前置放大电路还包括滤波支路，所述滤波支路包括上述第一电容及与第三放大器输入端相连接的电器件。
作为本发明的进一步改进，所述电器件包括反向并联的第三二极管及第四二极管，所述电器件的一端连接至第三放大器的输入端，另一端连接至外接直流电源。
作为本发明的进一步改进，所述滤波支路为高通滤波支路，并可通过频率20Hz至20kHz之间的交流信号。
作为本发明的进一步改进，所述前置放大电路还包括连接于电路输入端并用以向电路输入端提供直流电压的直流偏置支路。
作为本发明的进一步改进，所述直流偏置电路包括电器件及与电器件相连接的外接直流电源；所述电器件包括反向并联的第三二极管及第四二极管，所述电器件的一端连接至第三放大器的输入端，另一端连接至外接电源。
作为本发明的进一步改进，所述第一放大器为高阻输入低阻输出的放大器，增益为一倍。
作为本发明的进一步改进，所述第二放大器的增益可调。
作为本发明的进一步改进，所述第三放大器为高阻输入低阻输出的放大器，增益为一倍。
与现有技术相比，本发明中采用具有第三放大器的正反馈支路，并且，上述正反馈支路可将一部分信号正反馈至二极管组的另一端，从而可以减小二极管组两端的压降，并进而减少了二极管组的非线性所造成的谐波失真，从而提高麦克风传感器检测的音质。
附图说明
图1是第一种现有技术中前置放大电路的电路图；
图2是第二中现有技术中前置放大电路的电路图；
图3是本发明中前置放大电路的电路图。
具体实施例
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
如图3所示，本发明提供了一种前置放大电路，包括顺序串联的第一放大器AMP1和第二放大器AMP2，所述第二放大器AMP2的输出端与电路输出端相连接，第一放大器AMP1的输入端与电路输入端MEMS_IN相连接。
需要说明的是，第一放大器AMP1、第二放大器AMP2、包括后文中的第三放大器AMP3均为运算放大器，运算放大器包括正输入端、负输入端、及输出端，在本具体实施方式中，为了作图方便，故将运算放大器的正输入端、负输入端处的电路简化，并未直接表明该运算放大器的反馈极性或反馈倍数。
所述前置放大电路还包括正反馈支路，所述正反馈支路包括二极管组和第三放大器AMP3，所述二极管组的一端连接于第一放大器的输入端，所述第三放大器AMP3的输入端连接于第一放大器AMP1和第二放大器AMP2之间，第三放大器AMP3的输出端连接至二极管组的另一端；所述二极管组包括两个反向并联的第一二极管D1和第二二极管D2。
由于本发明中采用正反馈支路，因而，显然的，所述第一放大器AMP1、第三放大器AMP3的输出端均与对应的正输入端相连接以形成正反馈支路。图3中省略了第一放大器AMP1和第三放大器AMP3的负输入端及其对应的电连接结构。
并且，上述正反馈支路可将一部分信号正反馈至二极管组的另一端，可以减小二极管组两端的交流信号幅度，也降低了二极管组两端的压降，从而可提高二极管组的等效电阻，并进而减少了二极管组的非线性所造成的谐波失真，因此提高麦克风传感器检测的音质。
需要说明的是，上述第一二极管D1和第二二极管D2为反向并联连接，即指第一二极管D1的输入端与第二二极管D2的输出端相连接，第一二极管D1的输出端与第二二极管D2的输入端相连接。
所述正反馈支路还包括连接于第三放大器AMP3输入端和第一放大器AMP1输出端之间的第一电容C1以及连接于第三放大器AMP3的输入端和地之间的第二电容C2。所述第一电容C1和第二电容C2对交流信号进行衰减，可以使得第一放大器AMP1的正反馈系数小于1，保证第一放大器AMP1的正反馈支路不会形成震荡，也进一步保证了电路结构的稳定性。
所述前置放大电路还包括滤波支路，所述滤波支路包括上述第一电容C1、与第三放大器AMP3输入端相连接的电器件。所述第一电容C1也连接于第三放大器AMP3输入端，所述电器件可为电阻部件、电感部件、或等效为电阻部件或电感部件，以配合第一电容C1并实现滤波器的效果。
在本发明中，所述滤波支路为高通滤波，并且可通过20Hz至20kHz之间的交流信号，从而可将该20Hz至20kHz的交流信号反馈到第一放大器AMP1的输入端。并且，所述第一电容C1连接在第一放大器AMP1的输出端和第三放大器AMP3的输入端之间，因而所述第一电容C1可以隔绝第一放大器AMP1输出端的直流信号，防止第一放大器AMP1输出端的直流信号也进入所述正反馈支路。
进一步的，上述滤波支路中的电器件包括反向并联的第三二极管D3和第四二极管D4，所述电器件的一端连接至第三放大器AMP3的输入端，另一端连接至外接直流电源，外接直流电源用于向第三二极管D3和第四二极管D4供电。第三二极管D3和第四二极管D4也为反向并联，则第三二极管D3的输入端与第四二极管D4的输出端相连接，第三二极管D3的输出端与第四二极管D4的输入端相连接。第三二极管D3和第四二极管D4反向并联，外接直流电源通过时，必有一个二极管是处于正向导通，另一个则是反向连接。假设，在此处第三二极管D3相对于外接直流电源为反向，则二极管D3的等效电阻非常大，相当于开路。而第四二极管D4处于通路，并且也具有较大的等效电阻，从而电器件相当于一个阻值较大的电阻，电器件和所述第一电容C1配合可具有滤波的效果。而普通电阻无法达到如此高的电阻，因此本发明中采用两个反向并联的第三二极管D3和第四二极管D4作为等效电阻。
因此，本具体实施方式中第三二极管D3、第四二极管D4以及第一电容C1相组合可以达到滤波器的功能，并形成滤波支路。当然，若所述电器件为其他结构例如电感组合件、电阻组合件等，只要能够满足滤波支路的滤波要求，则即可达到本发明的目的。
所述前置放大电路还包括连接于电路输入端MEMS_IN并用以向电路输入端MEMS_IN提供直流电压的直流偏置支路，从而电路输入端MEMS_IN也可接收到外界直流电源的直流电压，以进一步减小谐波失真。
所述直流偏置电路包括上述电器件及与电器件相连接的外接直流电源；同样的，所述电器件包括反向并联的上述第三二极管D3及第四二极管D4。在本实施方式中，为了简化电路，因此采用反向并联的第三二极管D3及第四二极管D4，从而既可以对电路输入端MEMS_IN进行直流偏置，又可以构成高通滤波器。当然，所述电器件连接至第三放大器的正输入端。
当然，若所述直流偏置电路中的电器件采用另外的其他电路结构，只要能达到本发明的目的，则均在本发明的范围之内。
所述第一放大器AMP1为高阻输入低阻输出的放大器，其增益为一倍。所述第三放大器AMP3也为高阻输入低阻输出的放大器，增益也为一倍。所述第二放大器AMP2的增益可调，通过调整第二放大器AMP2的增益提高麦克风传感器灵敏度的一致性。
因此，综上所述，本发明提供了一种前置放大电路，该种前置放大电路应用于麦克风传感器中，且可通过正反馈支路将一部分信号反馈至二极管组远离电路输入端MEMS_IN的一端，从而可减少二极管组两端的压降，进而减少了二极管组的非线性所造成的谐波失真，从而提高麦克风传感器检测的音质。并且，在该前置放大电路中加入了电器件，该电器件既可以作为滤波支路使用，又可以作为直流偏置支路使用，从而简化了电路，又可进一步减小谐波失真。另外，还通过第一电容C1和第二电容C2对第一放大器AMP1输出端的交流电信号进行衰减，使得正反馈系数小于1，保证该正反馈电路不会形成震荡。并且，第一放大器AMP1和第三放大器AMP3的增益均较小，从而也可以减少震荡的形成。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种前置放大电路，包括顺序串联的第一放大器和第二放大器、所述第二放大器的输出端与电路输出端相连接，第一放大器的输入端与电路输入端相连接；其特征在于，所述前置放大电路还包括正反馈支路，所述正反馈支路包括二极管组和第三放大器，所述二极管组的一端连接于第一放大器的输入端，所述第三放大器的输入端连接于第一放大器和第二放大器之间，第三放大器的输出端连接至二极管组的另一端；所述二极管组包括两个反向并联的第一二极管和第二二极管。
2.根据权利要求1所述的前置放大电路，其特征在于，所述正反馈支路还包括连接于第三放大器输入端和第一放大器输出端之间的第一电容以及连接于第三放大器的输入端和地之间的第二电容。
3.根据权利要求2所述的前置放大电路，其特征在于，所述前置放大电路还包括滤波支路，所述滤波支路包括上述第一电容及与第三放大器输入端相连接的电器件。
4.根据权利要求3所述的前置放大电路，其特征在于，所述电器件包括反向并联的第三二极管及第四二极管，所述电器件的一端连接至第三放大器的输入端，另一端连接至外接直流电源。
5.根据权利要求3所述的前置放大电路，其特征在于，所述滤波支路为高通滤波支路，并可通过频率20Hz至20kHz之间的交流信号。
6.根据权利要求1所述的前置放大电路，其特征在于，所述前置放大电路还包括连接于电路输入端并用以向电路输入端提供直流电压的直流偏置支路。
7.根据权利要求6所述的前置放大电路，其特征在于，所述直流偏置电路包括电器件及与电器件相连接的外接直流电源；所述电器件包括反向并联的第三二极管及第四二极管，所述电器件的一端连接至第三放大器的输入端，另一端连接至外接电源。
8.根据权利要求1所述的前置放大电路，其特征在于，所述第一放大器为高阻输入低阻输出的放大器，增益为一倍。
9.根据权利要求1所述的前置放大电路，其特征在于，所述第二放大器的增益可调。
10.根据权利要求1所述的前置放大电路，其特征在于，所述第三放大器为高阻输入低阻输出的放大器，增益为一倍。
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