適用於深海噪聲數據採集的低噪前置放大器的製造方法

2023-05-25 12:04:56 1

適用於深海噪聲數據採集的低噪前置放大器的製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種適用於深海噪聲數據採集的低噪前置放大器，包括運算放大器N1、JFET管、運放偏置、反饋網絡，所述運算放大器N1的正向輸入端連接運放偏置，所述運算放大器N1的反向輸入端連接依次連接JFET管和反饋網絡到運算放大器N1的輸出端。本實用新型的有益效果是：本方案的前置放大器主體電路仍然保留運算放大器電路的簡潔、低功耗等優點，同時避開因運放的廣泛性帶來的性能上的妥協，使噪聲性能不能達到極致這一不利因素，通過低噪聲JFET管作為運算放大器輸入端的一個緩衝放大，將運算放大器的輸出反饋回輸入端，利用運算放大器的無限大開環增益，引入負反饋後將電晶體的一致性差異自動補償，達到降低噪聲的目的。
【專利說明】適用於深海噪聲數據採集的低噪前置放大器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種低噪前置放大器，更具體說，它涉及一種適用於深海噪聲數據採集的低噪前置放大器。
【背景技術】
[0002]壓電陶瓷片構成的水聽器具有輸出阻抗高、信號微弱等特點，其阻抗呈現容性特徵，等效輸出阻抗隨著工作頻率降低而提高。因而與水聽器接口的前置放大器需要完成兩個功能——阻抗轉換和低噪聲微弱信號放大。
[0003]當前業內包括我所各項裝備大多數水聽器前置放大器電路由低噪聲運算放大器構成，因其結構小巧、低功耗、調試簡單等優點，廣泛應用於各種水聲工程和產品中。然而在某些海洋環境監測等領域的儀器開發中，隨著頻率降低和頻帶擴展，特別是單個水聽器應用的場合，得不到空間增益加權，單通道信噪比直接決定了整個設備的信噪比，這就要求水聽器前置放大器具有更低的噪聲性能，由運算放大器構成的前置放大器其噪聲已經不能滿足這一類需求。
[0004]目前為止，國外各主要晶片廠商上市產品中噪聲性能指標最好的幾款低噪聲運算放大器型號，其組成的前置放大器與水聽器阻抗匹配以後，在IOHz?20kHz頻率範圍內的寬帶噪聲指標均遠遠大於I U Vrms0
[0005]而多個海洋環境監測課題的指標論證表明，前置放大器在IOHz?20kHz頻率範圍內特別是深海環境下的寬帶噪聲指標小於I U Vrms才能滿足使用需求。
[0006]為了使通常的運算放大器具有廣泛的應用性，晶片廠商需要將一定程度上標準化的電路集成，因此，使用運算放大器時，在性能上必然會有一定的妥協，所以噪聲性能也不能達到極致，因而即使上述這些市場上最低噪聲的運算放大器，其噪聲性能指標仍然比低噪聲電晶體的噪聲大得多，設計更低噪聲的前置放大器仍然首先考慮低噪聲電晶體來構成分立放大器電路。

【發明內容】

[0007]本實用新型的目的是克服現有技術中的不足，提供一種結構合理，電路簡潔，功耗低，噪聲低的適用於深海噪聲數據採集的低噪前置放大器。
[0008]本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的。這種適用於深海噪聲數據採集的低噪前置放大器，包括運算放大器N1、JFET管、運放偏置、反饋網絡，所述運算放大器NI的正向輸入端連接運放偏置，所述運算放大器NI的反向輸入端連接依次連接JFET管和反饋網絡到運算放大器NI的輸出端。
[0009]作為優選:所述JFET管還連接有JFET偏置。
[0010]本實用新型的有益效果是:本方案的前置放大器主體電路仍然保留運算放大器電路的簡潔、低功耗等優點，同時避開因運放的廣泛性帶來的性能上的妥協，使噪聲性能不能達到極致這一不利因素，通過低噪聲JFET管作為運算放大器輸入端的一個緩衝放大，將運算放大器的輸出反饋回輸入端，利用運算放大器的無限大開環增益，引入負反饋後將電晶體的一致性差異自動補償，達到降低噪聲的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為低噪聲前置放大器電路框圖；
[0012]圖2為幅頻特性測量結果圖；
[0013]圖3為噪聲測量系統框圖；
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖和實施例對本實用新型做進一步描述。雖然本實用新型將結合較佳實施例進行描述，但應知道，並不表示本實用新型限制在所述實施例中。相反，本實用新型將涵蓋可包含在有附後權利要求書限定的本實用新型的範圍內的替換物、改進型和等同物。
[0015]主器件NI構成主體放大電路，與傳統的運放前置放大器電路類似。低噪聲JFET管及其偏置電路構成運放反相輸入端的緩衝放大環節，利用JFET管的低噪聲優勢，對輸入信號預先作一級低噪聲緩衝放大，可以大大降低運算放大器NI輸入端噪聲對電路整體噪聲的影響，電路噪聲基本取決於JFET的噪聲性能。
[0016]NI本身具有很大的開環增益，引入JFET緩衝放大環節以後，進一步增加了電路的開環增益，使電路性能更加接近於理想運算放大器。通過引入深度負反饋，電路增益由反饋網絡的比例決定，而JFET工作點的溫度穩定性通過負反饋實現。
[0017]實際電路在輸入阻抗20MQ、水聽器等效電容6200pF時，IOHz~20kHz頻帶內幅頻特性測量結果如圖2所示。在頻率20Hz~20kHz範圍內，低頻20Hz存在_3dB以內的衰減，中頻段幅頻特性趨於平坦。
[0018]當水聽器等效電容6200pF時測得噪聲結果如表1所示，噪聲測量系統框圖如圖3所示。
[0019]表1前置放大器輸入等效噪聲測量結果
[0020]
【權利要求】
1.一種適用於深海噪聲數據採集的低噪前置放大器，其特徵在於:包括運算放大器N1、JFET管、運放偏置和反饋網絡，所述運算放大器NI的正向輸入端連接運放偏置，所述運算放大器NI的反向輸入端連接依次連接JFET管和反饋網絡到運算放大器NI的輸出端。
2.根據權利要求1所述的適用於深海噪聲數據採集的低噪前置放大器，其特徵在於:所述JFET管還連接有JFET偏置。
【文檔編號】H03F1/26GK203563005SQ201320627275
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年10月11日 優先權日:2013年10月11日
【發明者】施彤雲 申請人:中國船舶重工集團公司第七一五研究所