一种单端信号转双端信号电路的制作方法

1.本实用新型涉及运放电路设计技术领域，具体涉及一种单端信号转双端信号电路。


背景技术：

2.双运放电路是指把两个通用型运算放大器集成在一个单片上，具有增益高，共模抑制比高、共模范围宽、补偿简单、工作稳定，两运放之间温度稳定性好等特点。
3.现有的双运放电路在使用时，通常设置为第一级放大信号与第二级放大信号单向传递，如此存在的问题是，第二级的放大输出与第一级的放大输出存在延迟，而由于延迟的存在，两路输出的对称性就会受到影响，从而造成性能的下降，因此需要设计一种能避免两路输出出现延迟的电路连接结构。


技术实现要素：

4.本技术针对现有技术中的缺点，提供了一种单端信号转双端信号电路，具有减少共模电压产生电路负载的优点，突破了现有的双运放电路的两路输出因无法相互反馈，导致两路输出存在延迟现象，从而影响对称性的瓶颈。
5.为了解决上述技术问题，本技术通过下述技术方案得以解决：
6.一种单端信号转双端信号电路，包括输入电路、一级运放电路、二级运放电路和反馈电路，所述一级运放电路的输入端与输入电路相连，所述一级运放电路的输出端与二级运放电路的输入端相连，所述反馈电路分别与二级运放电路的输出端和一级运放电路的输入端相连。
7.可选的，所述输入电路输出第一信号，所述一级运放电路接收第一信号并输出一级放大信号，所述二级运放电路接收一级放大信号兵输出二级放大信号，所述反馈电路将二级放大信号反馈给一级运放电路。
8.可选的，所述一级运放电路包括第一放大器和反相电路一，所述反相电路一与第一放大器的负极输入端相连，所述反相电路一还与第一放大器的输出端相连。
9.可选的，所述二级运放电路包括第二放大器和反相电路二，所述反相电路二与第二放大器的负极输入端相连，所述反相电路二还与第二放大器的输出端相连。
10.可选的，所述反相电路一包括电阻一和电阻二，所述电阻一与第一放大器的负极输入端相连，所述电阻二的一端与第一放大器的负极输入端相连，所述电阻二的另一端与第一放大器的输出端相连。
11.可选的，所述反相电路二包括电阻三和电阻四，所述电阻三的一端与第一放大器的输出端相连，所述电阻三的另一端与第二放大器的负极输入端相连，所述电阻四的一端与第二放大器的负极输入端相连，所述电阻四的另一端与第二放大器的输出端相连。
12.可选的，所述反馈电路包括电阻五和电阻六，所述电阻五与电阻六电连接。
13.可选的，所述电阻五的一端与输入电路相连，所述电阻五的另一端连接第一放大
器的正极输入端。
14.可选的，所述电阻六远离电阻五的一端与电阻一相连，所述电阻六远离电阻五的一端还与第二放大器的输出端相连。
15.可选的，所述第二放大器的正极输入端连接有共模电压输入电路。
16.采用本技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
17.在一级运放电路和二级运放电路之间增加一个反馈电路，从而建立一级运放电路与二级运放电路之间的反馈联系，避免了一级运放电路和二级运放电路的单向传递，导致两路输出的对称性受到影响，实现了两路输出的对称性，从而提高两路输出的性能，并实现了单端信号转换为双端信号的过程。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为传统的双运放电路的电路结构图；
20.图2为本技术提出的一种单端信号转双端信号电路的电路结构图；
21.图3为本技术提出的单端信号转双端信号电路的两路输出电压变化表。
具体实施方式
22.下面结合实施例对本技术做进一步的详细说明，以下实施例是对本技术的解释而本技术并不局限于以下实施例。
23.如图1所示，传统的单端信号转双端信号电路中，电压输入端与第一级的放大器的负极输入端相连，共模电压与第一级的放大器的正极输入端相连，在对第一级的放大器进行稳压处理后，第一级的放大器的输出端与第二级的放大器的负极输入端相连，同样的，对第二级的放大器进行稳压处理，从而形成两路输出，一路为第一级的放大器的输出端所输出的稳压后电压输出端，另一路为通过第一级和第二级的两个放大器后输出的稳压后电压输出端，但由于两路输出均为单向传递，导致前者的一路输出与后者的另一路输出存在延迟，而延迟的存在则直接导致了两路输出的对称性受到影响，进而造成性能的下降。
24.另一方面，传统的单端信号转电路中，第一级和第二级的放大器的正极输入端共用同一个共模电压输入，导致共模电压输入需要承受两个放大器的输入负载和干扰，加重了共模电压产生电路的负担。
25.如图2所示，基于上述传统单端信号转双端信号电路存在的问题，本技术提出一种单端信号转双端信号电路，包括输入电路、一级运放电路、二级运放电路和反馈电路，一级运放电路的输入端与输入电路相连，一级运放电路的输出端与二级运放电路的输入端相连，反馈电路分别与二级运放电路的输出端和一级运放电路的输入端相连。
26.其中，反馈电路包括电阻五和电阻六，电阻五与电阻六电连接，电阻五的一端与输入电路相连，电阻五的另一端连接第一放大器的正极输入端，当输入电路向一级运放电路输入电压后，输入电路输出第一信号，一级运放电路接收第一信号并输出一级放大信号，二
级运放电路接收一级放大信号兵输出二级放大信号，反馈电路将二级放大信号反馈给一级运放电路，具体的，第一信号会通过一级运放电路进行放大，得到一级放大信号，然后通过二级运放电路进行二次放大，得到二级放大信号，同时二级放大信号通过电阻六返回一级运放电路的输入端，从而实现两路输出的相互反馈。
27.具体的，一级运放电路包括第一放大器和反相电路一，反相电路一与第一放大器的负极输入端相连，反相电路一还与第一放大器的输出端相连，反相电路一包括电阻一和电阻二，电阻一与第一放大器的负极输入端相连，电阻二的一端与第一放大器的负极输入端相连，电阻二的另一端与第一放大器的输出端相连。
28.一级运放电路被输入电压后，首先通过电阻五，然后从第一放大器的正极输入端输入，然后经由第一放大器的输出端输出，电阻二构成了第一放大器的反相放大作用，而电阻一和电阻二共同决定了第一放大器的增益，第一放大器的增益的公式可表示为av＝-r2/r1，其中负号意味着输出信号是稳定的，而av即代表增益，电阻一和电阻二的值大小分别设置为r1、r2。
29.二级运放电路包括第二放大器和反相电路二，反相电路二与第二放大器的负极输入端相连，反相电路二还与第二放大器的输出端相连，反相电路二包括电阻三和电阻四，电阻三的一端与第一放大器的输出端相连，电阻三的另一端与第二放大器的负极输入端相连，电阻四的一端与第二放大器的负极输入端相连，电阻四的另一端与第二放大器的输出端相连。
30.电阻六远离电阻五的一端与电阻一相连，电阻六远离电阻五的一端还与第二放大器的输出端相连，第一放大器的输出端与电阻三电连接，第一放大器输出一级放大信号后会向第二放大器的负极输入端传输信号，从而通过第二放大器进行二次放大，且第二放大器的输出端输出的二级放大信号会通过导线以及电阻六反馈给第一放大器的输入端，电阻四构成了第二放大器的反向放大作用，而电阻三和电阻四共同决定了第二放大器的增益，第二放大器的增益的公式可表示为av＝-r4/r3，其中负号意味着输出信号是稳定的，而av即代表增益，电阻三和电阻四的值大小分别设置为r3、r4。
31.另一方面，第二放大器的正极输入端连接有共模电压输入电路，由于反馈电路的作用，共模电压输入电路只需与第二放大器的正极输入端相连，即可实现同时对第一放大器和第二放大器的输出。
32.在本技术中，电阻一、电阻二、电阻三、电阻四、电阻五和电阻六设置为阻值大小相等的电阻，而由于第一放大器和第二放大器的负反馈，因此第一放大器的正极输入端和负极输入端的电压相等，第二放大器的负极输入端的电压与正极输入端的电压相等，由于第二放大器的正极输入端的电压为共模电压电路，所输出的电压为共模电压，因此第二放大器的负极输入端等于共模电压。
33.如图2所示，根据基尔霍夫电流定理可知，流过电阻五的电流等于流过电阻六的电流，又因为电阻一和电阻二两端的电压相等，因此，流过电阻一的电流等于流过电阻六的电流，再次通过基尔霍夫电流定理可得，流过电阻一的电流和流过电阻二的电流相等，基于上述推论，设定输入电路的电压为vin，第一放大器的输出端输出的电压为vout1，第二放大器的输出端输出的电压为vout2，第一放大器的负极输入端的电压为a，第一放大器的正极输入端的电压为b，第二放大器的负极输入端的电压为c，第二放大器的正极输入端的电压为
vcm，且vcm时固定的直流参考电压，电阻一、电阻二、电阻三、电阻四、电阻五和电阻六的电阻阻值依次为r1、r2、r3、r4、r5和r6，从而得出以下等式：
[0034][0035]
在基于电阻一、电阻二、电阻三、电阻四、电阻五和电阻六的阻值大小相等的情况下，可得vout1-a＝vin-a，因此得出vout1＝vin。
[0036]
而基于基尔霍夫电流定理下，还可得出流过电阻三的电流等于流过电阻四的电流，因此同样的可以得出从而得出vout2＝2vcm-vin。
[0037]
在本技术中，vin是个可变的电压，而vcm是固定的偏置电压，以vin的电压为0～2vcm为例，此时输出的vout1等于vin，也就是0～2vcm，而在vout2＝2vcm-vin的结论下，得到的vout2为2vcm～0，因此达到vout1与vout2对称，即实现两路输出的对称性，防止性能的下降。
[0038]
如图3所示，vout2反馈到产生vout1的第一级电路的输入端，也就是说vout1的建立，需要vout2的建立，这样，就避免了传统方案的信号单向传递造成的两个输出间的延迟，同时，vcm只需连接到一个放大器的输入端，而不是传统方案的两个输入端，使得共模电压只需承受一个放大器的输入负载和干扰，减轻了共模电压产生电路的负担。
[0039]
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本技术专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本技术专利的保护范围内。本技术所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本技术的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本技术的保护范围。

技术特征：
1.一种单端信号转双端信号电路，其特征在于，包括输入电路、一级运放电路、二级运放电路和反馈电路，所述一级运放电路的输入端与输入电路相连，所述一级运放电路的输出端与二级运放电路的输入端相连，所述反馈电路分别与二级运放电路的输出端和一级运放电路的输入端相连。2.根据权利要求1所述的一种单端信号转双端信号电路，其特征在于，所述输入电路输出第一信号，所述一级运放电路接收第一信号并输出一级放大信号，所述二级运放电路接收一级放大信号兵输出二级放大信号，所述反馈电路将二级放大信号反馈给一级运放电路。3.根据权利要求2所述的一种单端信号转双端信号电路，其特征在于，所述一级运放电路包括第一放大器和反相电路一，所述反相电路一与第一放大器的负极输入端相连，所述反相电路一还与第一放大器的输出端相连。4.根据权利要求3所述的一种单端信号转双端信号电路，其特征在于，所述二级运放电路包括第二放大器和反相电路二，所述反相电路二与第二放大器的负极输入端相连，所述反相电路二还与第二放大器的输出端相连。5.根据权利要求4所述的一种单端信号转双端信号电路，其特征在于，所述反相电路一包括电阻一和电阻二，所述电阻一与第一放大器的负极输入端相连，所述电阻二的一端与第一放大器的负极输入端相连，所述电阻二的另一端与第一放大器的输出端相连。6.根据权利要求5所述的一种单端信号转双端信号电路，其特征在于，所述反相电路二包括电阻三和电阻四，所述电阻三的一端与第一放大器的输出端相连，所述电阻三的另一端与第二放大器的负极输入端相连，所述电阻四的一端与第二放大器的负极输入端相连，所述电阻四的另一端与第二放大器的输出端相连。7.根据权利要求6所述的一种单端信号转双端信号电路，其特征在于，所述反馈电路包括电阻五和电阻六，所述电阻五与电阻六电连接。8.根据权利要求7所述的一种单端信号转双端信号电路，其特征在于，所述电阻五的一端与输入电路相连，所述电阻五的另一端连接第一放大器的正极输入端。9.根据权利要求7所述的一种单端信号转双端信号电路，其特征在于，所述电阻六远离电阻五的一端与电阻一相连，所述电阻六远离电阻五的一端还与第二放大器的输出端相连。10.根据权利要求4所述的一种单端信号转双端信号电路，其特征在于，所述第二放大器的正极输入端连接有共模电压输入电路。

技术总结
本申请实用新型涉及运放电路设计技术领域中的一种单端信号转双端信号电路，包括输入电路、一级运放电路、二级运放电路和反馈电路，一级运放电路的输入端与输入电路相连，一级运放电路的输出端与二级运放电路的输入端相连，反馈电路分别与二级运放电路的输出端和一级运放电路的输入端相连，具有减少共模电压产生电路负载的优点，突破了现有的双运放电路的两路输出因无法相互反馈，导致两路输出存在延迟现象，从而影响对称性的瓶颈。从而影响对称性的瓶颈。从而影响对称性的瓶颈。


技术研发人员：刘辉
受保护的技术使用者：杭州雄迈集成电路技术股份有限公司
技术研发日：2021.11.30
技术公布日：2022/5/25