本發(fā)明屬于集成電路，具體涉及多通道小信號(hào)放大器。
背景技術(shù)：
1、應(yīng)用于微機(jī)式可變電容陣列的多通道小信號(hào)放大器，它是由系統(tǒng)元件組成，其原理是將多個(gè)通道的小信號(hào)進(jìn)行放大處理，以便后續(xù)進(jìn)行采集、分析和處理，多通道小信號(hào)放大器作為信號(hào)處理鏈路中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其性能直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的性能指標(biāo)，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，多通道信號(hào)處理系統(tǒng)在通信、醫(yī)療、工業(yè)控制等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。在這些系統(tǒng)中，對(duì)多通道放大器的增益與帶寬的一致性、放大信號(hào)質(zhì)量以及成本提出越來(lái)越高的要求。傳統(tǒng)的多通道小信號(hào)放大器通常采用以下幾種方案：分立元件搭建多通道放大器，集成多通道運(yùn)算放大器，基于開(kāi)關(guān)電容技術(shù)的多通道放大器。
2、以上幾種多通道放大器中，集成多通道運(yùn)算放大器具有體積小、集成度高、通道間一致性好的優(yōu)點(diǎn)，開(kāi)關(guān)電容技術(shù)的多通道放大器利用時(shí)鐘控制開(kāi)關(guān)的切換頻率，確保信號(hào)的正確采樣和傳遞，多個(gè)開(kāi)關(guān)電容電路可以并行工作，每個(gè)通道獨(dú)立完成信號(hào)的采樣、保持和放大。
3、在微機(jī)式可變電容陣列構(gòu)成的傳感器系統(tǒng)中，傳感器采集信號(hào)陣列陣元數(shù)量越多，其發(fā)射功率將要求越高，能耗也越大；接收電路也在此系統(tǒng)中，并且消除多通道的放大信號(hào)之間的串?dāng)_問(wèn)題也非常重要，因此，期待一個(gè)功耗更低集成度更高串?dāng)_更小的多通道小信號(hào)放大器。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提出一種應(yīng)用于微機(jī)式可變電容陣列的高集成度低功耗低串?dāng)_多通道小信號(hào)放大器。
2、本發(fā)明提出的用于微機(jī)式可變電容陣列的多通道小信號(hào)放大器，其電路結(jié)構(gòu)包括：微機(jī)式可變電容陣列、前置信號(hào)開(kāi)關(guān)陣列、信號(hào)放大器、同步時(shí)鐘控制模塊以及后置信號(hào)開(kāi)關(guān)陣列；初始小信號(hào)由可變電容陣列接收到聲學(xué)信號(hào)生成，由可變電容陣列產(chǎn)生的多通道小信號(hào)輸入至前置開(kāi)關(guān)陣列，同步時(shí)鐘控制模塊選擇前置開(kāi)關(guān)陣列的陣元信號(hào)通道；前置開(kāi)關(guān)陣列輸出的單個(gè)小信號(hào)經(jīng)信號(hào)放大器放大后輸出至后置開(kāi)關(guān)陣列，后置開(kāi)關(guān)陣列同樣由同步時(shí)鐘控制模塊選擇陣元；同步時(shí)鐘控制模塊的控制信號(hào)同步選擇前置開(kāi)關(guān)陣列以及后置開(kāi)關(guān)陣列；即兩個(gè)開(kāi)關(guān)陣列模塊保持同步；
3、本發(fā)明中，所述同步時(shí)鐘控制模塊，包括一個(gè)同步時(shí)鐘單脈沖生成模塊、一個(gè)時(shí)鐘產(chǎn)生模塊以及一個(gè)開(kāi)關(guān)選擇器；同步時(shí)鐘單脈沖生成模塊與時(shí)鐘產(chǎn)生模塊各有一個(gè)獨(dú)立的使能信號(hào)輸入端且兩者相連，同步時(shí)鐘單脈沖生成模塊有一個(gè)獨(dú)立的時(shí)鐘輸入端，開(kāi)關(guān)選擇器有一個(gè)獨(dú)立的同步時(shí)鐘單脈沖信號(hào)輸入端和一個(gè)獨(dú)立的時(shí)鐘信號(hào)輸入端；同步時(shí)鐘單脈沖生成模塊有一個(gè)獨(dú)立的輸出端，其與開(kāi)關(guān)選擇器的同步時(shí)鐘單脈沖信號(hào)的輸入端相連；時(shí)鐘產(chǎn)生模塊有一個(gè)獨(dú)立的輸出端，其與開(kāi)關(guān)選擇器的時(shí)鐘信號(hào)輸入端以及同步時(shí)鐘單脈沖生成模塊的時(shí)鐘輸入端相連；開(kāi)關(guān)選擇器輸出端有n個(gè)獨(dú)立的開(kāi)關(guān)陣列控制信號(hào)輸出端口，分別與前置以及后置開(kāi)關(guān)陣列的n個(gè)獨(dú)立的陣元開(kāi)關(guān)使能端相連。
4、本發(fā)明中，所述同步時(shí)鐘控制模塊中的同步時(shí)鐘單脈沖生成模塊包括：2個(gè)晶體管m1、m2，2個(gè)反相器c1、c2，2個(gè)d觸發(fā)器d1、d2；使能信號(hào)接晶體管m1與m2的柵極，晶體管m1漏極接電源vdd，晶體管m2漏極接地，晶體管m1與晶體管m2相連并與d觸發(fā)器d1的數(shù)據(jù)輸入端相連；d觸發(fā)器d1的數(shù)據(jù)輸出端與d觸發(fā)器d2的數(shù)據(jù)輸入相連，d觸發(fā)器d2的數(shù)據(jù)輸出端接同步時(shí)鐘單脈沖信號(hào)模塊的輸出端；時(shí)鐘信號(hào)接反相器c1的輸入端，反相器c1的輸出端連接至d觸發(fā)器d1的片選使能端與反相器c2的輸入端；反相器c2的輸出端連接至d觸發(fā)器d2的片選使能端。
5、本發(fā)明中，所述同步時(shí)鐘控制模塊中的開(kāi)關(guān)選擇器，包括n個(gè)時(shí)鐘上升沿觸發(fā)的d觸發(fā)器、1個(gè)晶體管m3；晶體管m3源極與晶體管m3柵極相連并連接同步時(shí)鐘單脈沖信號(hào)輸入端，晶體管m3漏極連接n個(gè)時(shí)鐘上升沿觸發(fā)的d觸發(fā)器中的第1個(gè)觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端；n個(gè)時(shí)鐘上升沿觸發(fā)的d觸發(fā)器中的第x個(gè)觸發(fā)器數(shù)據(jù)輸出端連接至下一個(gè)(即第x+1個(gè))觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端(x＝1,2，……，)，其中第n個(gè)觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸出端連接至第1個(gè)觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端；n個(gè)時(shí)鐘上升沿觸發(fā)的d觸發(fā)器的n個(gè)數(shù)據(jù)輸入端與n個(gè)獨(dú)立的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)輸出端口分別相連，時(shí)鐘信號(hào)輸入端與n個(gè)時(shí)鐘上升沿觸發(fā)的d觸發(fā)器的時(shí)鐘輸入端相連。
6、本發(fā)明設(shè)計(jì)的多通道小信號(hào)放大器，由于同步時(shí)鐘單脈沖生成模塊在觸發(fā)后生成的單脈沖對(duì)開(kāi)關(guān)選擇器的觸發(fā)，其共同構(gòu)成的同步時(shí)鐘控制模塊能對(duì)開(kāi)關(guān)陣列陣元獨(dú)立控制，每個(gè)時(shí)鐘周期下僅一個(gè)信號(hào)通過(guò)信號(hào)放大器放大，從而實(shí)現(xiàn)低功耗高集成度低成本低串?dāng)_的信號(hào)多通道放大電路設(shè)計(jì)。
1.一種用于微機(jī)式可變電容陣列的多通道小信號(hào)放大器，其特征在于，電路結(jié)構(gòu)包括：微機(jī)式可變電容陣列、前置開(kāi)關(guān)陣列、信號(hào)放大器、同步時(shí)鐘控制模塊以及后置開(kāi)關(guān)陣列；初始小信號(hào)由可變電容陣列接收到聲學(xué)信號(hào)生成，由可變電容陣列產(chǎn)生的多通道小信號(hào)輸入至前置開(kāi)關(guān)陣列，同步時(shí)鐘控制模塊選擇前置開(kāi)關(guān)陣列的陣元信號(hào)通道；前置開(kāi)關(guān)陣列輸出的單個(gè)小信號(hào)經(jīng)信號(hào)放大器放大后輸出至后置開(kāi)關(guān)陣列，后置開(kāi)關(guān)陣列同樣由同步時(shí)鐘控制模塊選擇陣元；同步時(shí)鐘控制模塊的控制信號(hào)同步選擇前置開(kāi)關(guān)陣列以及后置開(kāi)關(guān)陣列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道小信號(hào)放大器，其特征在于，所述同步時(shí)鐘控制模塊包括一個(gè)同步時(shí)鐘單脈沖生成模塊、一個(gè)時(shí)鐘產(chǎn)生模塊以及一個(gè)開(kāi)關(guān)控制器；同步時(shí)鐘單脈沖生成模塊與時(shí)鐘產(chǎn)生模塊各有一個(gè)獨(dú)立的使能信號(hào)輸入端且兩者相連，同步時(shí)鐘單脈沖生成模塊有一個(gè)獨(dú)立的時(shí)鐘輸入端，開(kāi)關(guān)選擇器有一個(gè)獨(dú)立的同步時(shí)鐘單脈沖信號(hào)輸入端和一個(gè)獨(dú)立的時(shí)鐘信號(hào)輸入端；同步時(shí)鐘單脈沖生成模塊有一個(gè)獨(dú)立的輸出端，其與開(kāi)關(guān)選擇器的同步時(shí)鐘單脈沖信號(hào)的輸入端相連；時(shí)鐘產(chǎn)生模塊有一個(gè)獨(dú)立的輸出端，其與開(kāi)關(guān)選擇器的時(shí)鐘信號(hào)輸入端以及同步時(shí)鐘單脈沖生成模塊的時(shí)鐘輸入端相連；開(kāi)關(guān)選擇器輸出端有n個(gè)獨(dú)立的開(kāi)關(guān)陣列控制信號(hào)輸出端口，分別與前置以及后置開(kāi)關(guān)陣列的n個(gè)獨(dú)立的陣元開(kāi)關(guān)使能端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多通道小信號(hào)放大器，其特征在于，所述同步時(shí)鐘控制模塊中的同步時(shí)鐘單脈沖生成模塊包括2個(gè)晶體管m1、m2，2個(gè)反相器c1、c2和2個(gè)d觸發(fā)器d1、d2；使能信號(hào)接晶體管m1與晶體管m2的柵極、晶體管m1漏極接電源vdd，晶體管m2漏極接地，晶體管m1與晶體管m2相連并與d觸發(fā)器d1的數(shù)據(jù)輸入端相連；d觸發(fā)器d1的數(shù)據(jù)輸出端與d觸發(fā)器d2的數(shù)據(jù)輸入相連，d觸發(fā)器d2的數(shù)據(jù)輸出端接同步時(shí)鐘單脈沖信號(hào)模塊的輸出端；時(shí)鐘信號(hào)接反相器c1的輸入端，反相器c1的輸出端連接至d觸發(fā)器d1的片選使能端與反相器c2的輸入端；反相器c2的輸出端連接至d觸發(fā)器d2的片選使能端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多通道小信號(hào)放大器，其特征在于，所述同步時(shí)鐘控制模塊中的開(kāi)關(guān)選擇器包括n個(gè)時(shí)鐘上升沿觸發(fā)的d觸發(fā)器、1個(gè)晶體管m3；晶體管m3源極與晶體管m3柵極相連并連接同步時(shí)鐘單脈沖信號(hào)輸入端，晶體管m3漏極連接n個(gè)時(shí)鐘上升沿觸發(fā)的d觸發(fā)器中的第1個(gè)觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端；n個(gè)時(shí)鐘上升沿觸發(fā)的d觸發(fā)器中的第x個(gè)觸發(fā)器數(shù)據(jù)輸出端連接至第x+1個(gè)觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端，其中第n個(gè)觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸出端連接至第1個(gè)觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸入端；n個(gè)時(shí)鐘上升沿觸發(fā)的d觸發(fā)器的n個(gè)數(shù)據(jù)輸入端與n個(gè)獨(dú)立的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)輸出端口分別相連，時(shí)鐘信號(hào)輸入端與n個(gè)時(shí)鐘上升沿觸發(fā)的d觸發(fā)器的時(shí)鐘輸入端相連。