一种可以双端输入和单端输入切换的仪表放大电路的制作方法

1.本技术涉及传感器应用领域，尤其是涉及一种可以双端输入和单端输入切换的仪表放大电路。


背景技术：

2.在传感器应用领域，产生信号有差分信号也有单端信号，为了同时满足两种信号测试，芯片内部的模拟前端通常需要两套pga和adc分别接受差分输入和单端输入，这样导致整个芯片面积和功耗居高不下。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术的目的在于提供一种可以双端输入和单端输入切换的仪表放大电路，通过控制电路内部各个开关的闭合，使得仪表放大电路可以双端输入和单端输入切换，不增加任何额外模块电路，节省芯片面积和功耗。
4.本技术实施例提供了一种可以双端输入和单端输入切换的仪表放大电路，包括：
5.第一运算放大器和第二运算放大器，其中，所述第一运算放大器的负极端通过开关sw1p和第一电阻的串联电路连接至所述第二运算放大器的负极端，开关sw1n与所述第一运算放大器的负极端和所述第一运算放大器的voun端并联，形成第一并联电路；第二电阻与所述第一运算放大器的负极端和所述第一运算放大器的voun端并联，形成第二并联电路；所述第一并联电路与所述第二并联电路分别设置在所述开关sw1p两端；另一个第二电阻与所述第二运算放大器的负极端和所述第二运算放大器的voun端并联，形成第三并联电路；所述第二并联电路与所述第三并联电路设置于所述第一电阻两端；开关sw2p与开关sw2n相互并联后连接在所述第二运算放大器的正极端。
6.可选地，所述开关sw1p和所述开关sw2p闭合，所述开关sw1n和所述开关sw2n断开的状态下，所述仪表放大电路处于差分输入仪表放大状态；
7.所述开关sw1p闭合，所述第二并联电路通电并与所述第一运算放大器内负极端和所述第一运算放大器内voun端的内部电路并联，所述开关sw1n断开导致所述第一并联电路断路，所述开关sw2p闭合同时所述开关sw2n断开，所述第二运算放大器的正极端接收所述开关sw2p传输的电流。
8.可选地，所述开关sw1p和所述开关sw2p闭合，所述开关sw1n和所述开关sw2n断开的状态下，差分信号输入时，输出电压：
[0009][0010]
其中，差分输入信号的共模电压为v
ref
为adc参考电压，r
i1
为所述第一电阻，r
i2
为所述第二电阻。
[0011]
可选地，所述开关sw1p和所述开关sw2p断开，所述开关sw1n和所述开关sw2n闭合的状态下，所述仪表放大电路处于单端输入仪表放大状态；
[0012]
所述开关sw1p断开，所述第一运算放大器与所述第二运算放大器断开连接，所述开关sw1n闭合，所述第一并联电路通电运行，所述第一运算放大器内负极端和所述第一运算放大器内voun端的内部电路被所述第一并联电路短路，所述开关sw2p断开同时所述开关sw2n闭合，所述第二运算放大器的正极端接收所述开关sw2n传输的电流。
[0013]
可选地，所述开关sw1p和所述开关sw2p断开，所述开关sw1n和所述开关sw2n闭合的状态下，所述仪表放大电路处于单端输入仪表放大状态；
[0014]
单端输入信号为：
[0015]vinp
＝v
x
vcm：
[0016]
因单位增益buffer原理可知：
[0017]voup
＝v
x
vcm，
[0018]
根据运放虚短原理可知：
[0019]
vy＝vcm；
[0020]
r＝r
i2
r
i1
/2；
[0021][0022]
得到单端输入双端输出差分电压为：
[0023]voup-v
oun
＝2*v
x
，共模电压为vcm。
[0024]
通过控制各个开关的闭合，使得仪表放大电路可以双端输入和单端输入切换，不增加任何额外模块电路，节省芯片面积和功耗。
[0025]
为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0026]
为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0027]
图1示出了本技术实施例所提供的一种可以双端输入和单端输入切换的仪表放大电路处于差分输入仪表放大状态的电路图；
[0028]
图2示出了本技术实施例所提供的一种可以双端输入和单端输入切换的仪表放大电路处于单端输入仪表放大状态的电路图。
具体实施方式
[0029]
为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的每
个其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0030]
首先，对本技术可适用的应用场景进行介绍。本技术可应用于传感器应用场景。
[0031]
经研究发现，在传感器应用领域，产生信号有差分信号也有单端信号，为了同时满足两种信号测试，芯片内部的模拟前端通常需要两套pga和adc分别接受差分输入和单端输入，这样导致整个芯片面积和功耗居高不下的问题。
[0032]
基于此，本技术实施例提供了一种可以双端输入和单端输入切换的仪表放大电路，通过控制电路内部各个开关的闭合，使得仪表放大电路可以双端输入和单端输入切换，不增加任何额外模块电路，节省芯片面积和功耗。
[0033]
本技术实施例提供的一种可以双端输入和单端输入切换的仪表放大电路，包括：
[0034]
第一运算放大器和第二运算放大器，其中，所述第一运算放大器的负极端通过开关sw1p和第一电阻的串联电路连接至所述第二运算放大器的负极端，开关sw1n与所述第一运算放大器的负极端和所述第一运算放大器的voun端并联，形成第一并联电路；第二电阻与所述第一运算放大器的负极端和所述第一运算放大器的voun端并联，形成第二并联电路；所述第一并联电路与所述第二并联电路分别设置在所述开关sw1p两端；另一个第二电阻与所述第二运算放大器的负极端和所述第二运算放大器的voun端并联，形成第三并联电路；所述第二并联电路与所述第三并联电路设置于所述第一电阻两端；开关sw2p与开关sw2n相互并联后连接在所述第二运算放大器的正极端。
[0035]
可选地，如图1所示，所述开关sw1p和所述开关sw2p闭合，所述开关sw1n和所述开关sw2n断开的状态下，所述仪表放大电路处于差分输入仪表放大状态；
[0036]
所述开关sw1p闭合，所述第二并联电路通电并与所述第一运算放大器内负极端和所述第一运算放大器内voun端的内部电路并联，所述开关sw1n断开导致所述第一并联电路断路，所述开关sw2p闭合同时所述开关sw2n断开，所述第二运算放大器的正极端接收所述开关sw2p传输的电流。
[0037]
可选地，所述开关sw1p和所述开关sw2p闭合，所述开关sw1n和所述开关sw2n断开的状态下，差分信号输入时，输出电压：
[0038][0039]
其中，差分输入信号的共模电压为v
ref
为adc参考电压，r
i1
为所述第一电阻，r
i2
为所述第二电阻。
[0040]
可选地，所述开关sw1p和所述开关sw2p断开，所述开关sw1n和所述开关sw2n闭合的状态下，所述仪表放大电路处于单端输入仪表放大状态；
[0041]
所述开关sw1p断开，所述第一运算放大器与所述第二运算放大器断开连接，所述开关sw1n闭合，所述第一并联电路通电运行，所述第一运算放大器内负极端和所述第一运算放大器内voun端的内部电路被所述第一并联电路短路，所述开关sw2p断开同时所述开关sw2n闭合，所述第二运算放大器的正极端接收所述开关sw2n传输的电流。
[0042]
可选地，如图2所示，所述开关sw1p和所述开关sw2p断开，所述开关sw1n和所述开关sw2n闭合的状态下，所述仪表放大电路处于单端输入仪表放大状态；
[0043]
单端输入信号为：
[0044]vinp
＝v
x
vcm；
[0045]
因单位增益buffer原理可知：
[0046]voup
＝v
x
vcm，
[0047]
根据运放虚短原理可知：
[0048]
vy＝vcm；
[0049]
r＝r
i2
r
i1
/2：
[0050][0051]
得到单端输入双端输出差分电压为：
[0052]voup-v
oun
＝2*v
x
，共模电压为vcm。
[0053]
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本技术的具体实施方式，用以说明本技术的技术方案，而非对其限制，本技术的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。