分享：基于弱信号前置放大电路进行仿真和测试

微弱信号检测前置处理模块电路设计

微弱信号检测前置处理模块电路设计孙韩【摘要】从Y光纤斐索型激光干涉微振动检测仪的微弱信号检测实际需求出发,基于高速DSP数据采集与处理系统,采用集成运放芯片AD620,设计了一种能实现前置放大、带通滤波、电平抬升、增益可调等功能的前置处理模块电路。

经实验测试,该电路设计具有抑制噪声、抗干扰能力强,信号放大、带通滤波效能高等的优点,能有效进行微弱信号前置放大、去噪等处理,为后续A/D转换和高速DSP数据采集奠定基础。

%According to the actual demand of weak signal detection of Y type optical fiber Laser in-terference micro vibration detector,based on high-speed DSP data acquisition and processing system, using the integrated operational amplifier AD620 chip,a kind of pre-processing module circuit which can realize function of pre-amplifier, band-pass filter, level up and gain adjustable is designed. Through experimental test,the circuit designed in this paper has a strong suppress noise and anti-in-terference ability,the advantages of signal amplification and band-pass filtering efficiency higher. It can also effectively amplify a weak signal and suppress the noise,and lay a foundation for subsequent A/D conversion and high-speed DSP data acquisition.【期刊名称】《江西科学》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】4页(P598-601)【关键词】微小振动测量;微弱信号检测;前置处理模块;电路设计【作者】孙韩【作者单位】安徽大学电子信息工程学院，230601，合肥【正文语种】中文【中图分类】TN248微振动测量广泛应用于石油勘探，各种发电机组、机床及桥梁的振动监测，高层建筑晃动测试，船舶及飞机等的发动机振动分析中。

基于Multisim 8的弱信号放大电路的设计与仿真

用价值。
关键词：算放大器；弱电信号：Ｌ６０仿真运微Ｉ７５：Ｃ
中图分类号：Ｐ１Ｔ３ｌ文献标识码：Ａ
。
文章编号：０９３４（０８１ — １２－３１０ — ０４２０）６２３２０
２ＩＬ６０性能介绍Ｃ７５
斩波器稳定型运算放大器ＩＬ６０芯片是Ｉｔｓ公司的第四代运算放大器，能极为优越稳定，Ｃ７５ｎｅｉｒｌ性因而在精密仪表、弱信号的微
检测及过程控制系统中作为前置放大器应用很广。ＩＬ６０主要有如下几个特点【Ｃ７５３】：１极低的输入失调电压：个工作温度范围（１０ｏ）内只有 ± Ｖ；入偏置电流低：５Ａ（型值））整约０Ｃ１输１ｐ典；２失调电压的温漂和长时间漂移极低：）分别为００，／Ｃ１０ｎ／ｎｈ．１ｔｖｏ和０ＶＭｏｔ；３极高的开环增益，ＭＲ，ＳＲ均 ≥ １０ｄ较高的转换速率：Ｒ：０５Ｖｐ）ＣＲＰＲ３Ｂ；Ｓ．／，ｓ：
ｉｉｐｌｍｅｅｂｙｔｅａｐｌｅｎｉ’ ａｎ、ｍｐｌｕｄｅ—ｆｅｕｅｃｈａａｔｒｓｃ、ｉａ —ｔｓｍｅｎｔｄｈｍｉｒａｄｔＳｇｉａｉｆｉｔｒｑｎｙｃｒｃｅｉｔｓｇｌｏ—ｎｓｅａｄＯｉｎｏｉｎＳｏｎａｌｃｅｔｅｄｅｉｙｌａｈｖｅｈｓｇｂｉｎ

一种基于弱信号的精密测量放大器研究与设计

和道德体现的功能并未丧失，二者交错并存，时有起伏。这种状况自西周中期至春秋时期，数百年间维持不坠，而且在政治、文化、社会
春秋社会的礼乐传统虽然潜移默化地影响着多数人的言行举止，但不可否认违礼僭礼现象有增无减，诸如楚王问鼎、晋文公请隧的僭礼行为都已成为不可磨灭的历史印记。《左传・宣公三年》记载：“ 楚子伐陆浑之戎，遂至于洛，观兵于周疆。周定王使王孙满劳楚子，楚子问鼎之大小轻重焉。楚庄王故意在洛邑附近阅兵，显示楚国的强 ” 大，向周王室挑衅。鼎是国家最高权力的象征，除天子之外其他人不能过问。楚庄王问鼎的大小轻重。明显是对天子的不尊，是对周礼的蔑视，暴露出楚庄王觊觎周天子之位的野心。《左传－僖公二十血年》记载：“ 戊午，晋侯朝王，王飨醴，命之宥。请隧，弗许，曰：‘ 王章也。未有代德而有二王，亦叔父之所恶也。隧礼是天子葬礼所用的 … 规格，晋文公请求隧礼是对天子礼制的僭越。无怪乎晋文公虽救驾有
间。 ”可见，春秋与战国在礼制运用上迥然不同，不能用 “ 礼乐崩坏” 概而论之。礼乐崩坏是一个渐进的过程，从整体上看春秋社会对 “ 宗周礼乐 ” 传统保持相对完整。至少是在春秋前期，整个社会仍然在宗法制度与礼乐传统的整体氛围下得到一种政治认同与思想整合。通过上文的分析，我们厘清了春秋社会的礼乐风貌，违礼僭礼是历史前进的必然结果，但是春秋社会的主流思潮仍然以尊礼重礼为本，偶尔出现的僭越礼法行为犹如一篇华丽乐章里的几丝乱弦，虽然音量有限，却因它们与主体音调的不谐调而被放大、夸张。宗周礼乐为春秋时人继续沿用，礼乐崩坏偶有显现，直至战国之时，周礼才被

Multisim 8软件的弱信号放大电路的设计与仿真

Multisim 8 软件的弱信号放大电路的设计与仿真
1 引言
运算放大器(op-amp)简称运放，因最初主要用于模拟量的数学运算而得
名。

它是一个高电压增益、高输入电阻和低输出电阻的直接耦合多级放大电路，也是最基本、最具代表性、应用最广泛的一种模拟集成电路。

随着集成
电路技术的迅速发展，电路性能设计的完善，集成运放正以无可比拟的优异
性深入到各个领域。

普通的集成运放一般具有mV 级的失调电压和每度数微伏的温度漂移，因而将集成运放直接用于微弱信号的放大是十分困难的。

然
而在工业自动化控制、过程控制中，运放常被用于放大来自传感器的低电平
信号，这就要求用作前置放大器的集成运放具有高的输入阻抗，低的输出阻抗，低失调电压和温度漂移以及精密的反馈特性和高的共模抑制比能力，否
则造成的漂移问题将使系统无法正常工作，ICL7650 正是为适应上述要求而研制成功的。

2 ICL7650 性能介绍
斩波器稳定型运算放大器ICL7650 芯片是Intersil 公司的第四代运算放大器，性能极为优越稳定，因而在精密仪表、微弱信号的检测及过程控制系统中作为前置放大器应用很广。

ICL7650 主要有如下几个特点：
1) 极低的输入失调电压：整个工作温度范围(约100 ℃) 内只有±1μV; 输入偏置电流低：15pA (典型值) ;
2) 失调电压的温漂和长时间漂移极低：分别为0.01 t，v/℃和100 nV /Month;
3) 极高的开环增益，CMRR ，PSRR 均≥130dB ; 较高的转换速率：SR。

微弱信号检测的超低噪音宽带放大器设计

产能经济微弱信号检测的超低噪音宽带放大器设计秦正波　任羊弟　王　辉安徽师范大学物理与电子信息学院摘要：本文简要报道了微型超低噪音宽带快电荷灵敏前置放大器。

该放大器主要采用高增益宽带低噪音电压反馈型集成运放芯片OPA847，其低电压输入噪音低至0.85nV/Hz1/2, 带宽高至3.9GHz。

整个成本低至数百元，是同类型产品的1/10或更少，该前置放大器具有电路结构简单、紧凑，超高速，极低噪音，超高稳定性等优点。

经实验测试，该放大器能有效进行微弱信号的放大和噪音的抑制，可广泛应用于普通物理实验的光电探测的前置放大，科研上也具有较可观的应用前景。

关键词：微弱信号检测；前置放大器；超低噪音中图分类号：TN722 文献识别码：A 文章编号：1001-828X(2017)007-0339-02The design of an ultra-low-noise wideband amplifier for the weak signal measurementQIN Zheng-bo，REN Yang-di，WANG Hui(Department of Physics, Anhui Normal University, Wuhu 241000, Anhui, China)Abstract: A miniature, ultra-low-noise, and high-sensitivity preamplifier has been introduced in brief in this paper. The design is adopted which mainly combines a high-gain bandwidth, low-noise, voltage-feedback operational amplifier OPA847. The input voltage noise density reaches to as low as 0.85nV/Hz1/2 and bandwidth gets up to 3.9 GHz. The device costs only several hundred yuan, which is less than one tenth of cost for similar products. The preamplifier has the advantage of simple, compact, super-high speed, ultra-low noise and super-high stability et al. The amplifier has the function of the gain of weak signal and suppression of noise after testing. It is applied to the amplification of photoelectric detection and has the application foreground for scientific research.Key words: weak signal detection; pre-amplifier; ultra-low-noise引言在大学物理实验中的光电测量，光信息传输实验中的微弱信号检测或者飞行时间质谱实验中的质谱检测，无论光谱测量中使用的光电倍增管[1]，还是质谱实验中使用的微通道板[2-3]，最终输出的都是脉冲电子流，尤其是电子流具有瞬态性和高速性(10-9秒)，而普通的低带宽的放大器无法有效的进行高速电子脉冲信号的放大，并且会造成时间积分上的拉宽，造成信号损失乃至丢失，最终可能不为采集装置所采集，因此从检测器上所获得的微弱信号，需要经过前置放大器进行预放大才可以被瞬态采集卡或者示波器进行信号采集及数据处理。

APD前置放大模块电路建模与仿真分析

在瞬态特性分析过程中 ,我们带入输入光脉冲信号 Pin = 1mW ,信号周期为 10kHz ,脉宽为 100ns ,信号上升下降时间均为 200ps。在 DC 耦合输出 ,负载为 RL = 50Ω 的情况下 ,仿真得到的输出信号波形如图 3 所示 ,输出电压幅度 V 约为 400mV ,对应的响应度为 400kVΠW ; 信号沿上升下降时间 (10 %～90 %) 约为 6ns ;实际研制的 APD 前置放大模块试验测试结果如图 4 所示 ,示波器上显示 :DC50Ω 输出信号电压幅度 V 为 355mv ,信号沿上升时间为5. 7ns ,下降时间 7. 8ns ,与仿真结果有很好的吻合。
Abstract : By applying SACM2APD circuit model and analyzing the preamplifier circuit ,it models the APD preamplifier module circuit and simulated the instantaneous and AC characteristics. Simulation responsibility is about 400KVΠW ; rising and descending time of signal edge is 6 ns , - 3dB bandwidth is about 73MHz. The result is as same as the actual testing value of fabricated APD preamplifier module circuit . Key words : SACM2APD circuit model ; preamplifier circuit

微弱信号检测的前置放大电路

引言
针对精准农业中对微弱信号检测的技术需求，本ppt设计了以电流电压转换器，仪表放大器和低通滤波器为主要结构的微弱信号检测前置放大电路。结合微弱信号的特点讨论了电路中噪声的抑制和隔离，提出了电路元件的选择方法与电路设计中降低噪声干扰的注意事项。本文利用集成程控增益仪表放大器PGA202 设计了微弱信号检测前置放大电路，并利用微弱低频信号进行了测试，得到了理想的效果。
4、电路的设计与实现
综合考虑微弱信号检测的需要和市场上芯片的供应情况，本文选用PGA202 搭建仪表放大器，对微弱信号检测前置放大电路进行了整体设计。
4.1 PGA202 简介这里所选用的PGA202 是由BURR-BROWN 公司生产的，
PGA202 是一种程控仪表放大器，它内部集成了程控的增益改变逻辑电路。由于省去了增益控制部分，利用 PGA202 搭建仪表放大器可以使电路结构得到很大的简化，并且它的放大倍数稳定精确，为后续的数据处理提供了方便。PGA202 的内部结构如图3。
电路中的仪表放大级通常设计为程控放大倍数的结构，通过程控开关调整反馈电阻的大小，从而改变放大倍数。为了对数字电路和模拟电路进行隔离，程控开关选用光偶开关。为了提高仪表放大器的性能，可以选用集成仪表放大器。很多公司提供了不同类型的集成仪表放大器，如INA127，它内部集成了仪表放大器的主要结构，有很好的对称性，可通过改变外接电阻的大小改变放大倍数。PGA202 是一款可程控放大倍数的仪用放大器，应用它可以简化电路结构，但PGA202 需要搭建差分输入级，这样就降低了共模抑制能力。2007 年末ADI 公司推出的AD8253 芯片集以上两种芯片的优点于一身，不但集成了完整的仪表放大电路，还集成了程控放大倍数的逻辑电路，是微弱信号检测前置放大电路的理想选择。

基于锁相放大的微弱信号检测电路前置滤波器设计

! 86!
∀测控技术 # 2007 年第 26 卷第 3 期
基于锁相放大的微弱信号检测电路前置滤波器设计
肖寅东, 赵辉, 王厚军
610054 ) ( 电子科技大学自动化工程学院 , 四川成都
摘要 : 针对降低前置放大器噪声的方法展开研究。分析了影响系统噪声的主要因素 , 提出并详细阐述了一套前置减噪滤波器的设计方法。该方法采用了基于锁相放大技术的微弱信号检测电路 , 取得了明显的噪声优化 , 进一步降噪 7. 25% 。关键词 : 锁相放大 ; 微弱信号检测 ; 前置滤波器中图分类号 : TN713 文献标识码 : B 文章编号 : 1000- 8829( 2007) 03- 0086- 03
Abstrac t : A m ethod to bate no ise o f preamp is discussed. T he pr i m ary no ise gene ra tion part of syste m is ana lyzed. A prefilter m ade up by inductive parts is added ahead of prea m p. T hat can effic iently reduce the no ise . A m ethod to design pre filter is deve loped and proved opti ma . l A pp ly ing th is m e thod , a better pe rfo r m ance ( 7. 25 % i m proved) is gained on the circu it for w eak signa l de tection ba sing on lo ck in a m plifier ( L I A ). It is a very i m portant to i m prove s igna l to no ise ratio( SNR ) for weak signal de tection. K ey word s : LI A; w eak s igna l de tection ; pre filter 利用锁相放大技术进行视频微弱信号提取是指将窄带低频信号或者通过激励方式转化成在低频基带上调幅信号的直流、缓变微弱信号进行前置放大后 , 经频谱搬移和低通滤波获取信号真实值的一种信号提取方法。该方法能克服工频干扰的影响 ; 避开 1 /f 低频噪声 ; 避免直流放大器的温度、零点漂移 ; 抑制噪声 , 极大地高信噪比 [ 1] 。因此该技术在等离子腐蚀监测 [ 2] 、光纤瓦斯传感器 [ 1] 、车辆温度测试 [ 3] 、扫描电子显微镜 [ 4] 、生物医学信号 [ 5] 等领域获得了广泛的应用。锁相放大技术的检测信号集中在中心频点附近的中低频窄带通道内。由于具有这一特征 , 选择散粒噪声比较小的 JFET 作为第一级放大器 , 构成分立放大环节是常见的做法。同时如何降低中心频点上的噪声、提高信噪比是该技术的关键问题。根据弗里斯 ( F r iis) 定理 [ 6] , 第一级放大器的噪声系数和放大增益很大程度上决定了系统的噪声系数。降低电路噪声系数的关键是减小其第一级电路的噪声系数 , 同时要提高前级功率增益。针对锁相放大技术的特点 , 本设计采用前置降噪滤波器有效降低第一级放大器的等效输入噪声 , 提高整个系统的信噪比。前置滤波器设计的最优化问题是提升系统噪声性能的关键。在深入分析罗斯 ( R othe) 等人提出的 E n - In 噪声模型 [ 7] ( 见图 1) 后 , 将放大器内部噪声源用两个等效噪声源表示 , 构建滤波器模

微弱信号检测的前置放大电路

图2 微弱信号检测前置放大电路原理图
3、噪声的抑制和屏蔽
在微弱信号检测的过程中，噪声的抑制和屏蔽至关重要，由于信号微弱，很容易受到噪声污染，这些噪声主要由环境噪声、电路元器件自身产生的噪声和电源的工频噪声组成，因此在噪声的抑制和屏蔽上要综合考虑这几方面的因素。Fra bibliotek.1 元器件的选择
在进行微弱信号检测过程中，为了减少集成运算放大器对电路的干扰，应选择接近理想运算放大器的芯片。主要参数的要求是具有较小的输入偏执电流、输入偏执电压和零漂，具有较大的共模抑制比和输入电阻。特别是电流电压转换级对集成运放的要求较高，一般需要运放的输入偏执电流在pA 级。目前市面上有很多满足条件的集成运算放大器，如AD8571、LMC6482、LF351 和OPA2703 等。
电路中的仪表放大级通常设计为程控放大倍数的结构，通过程控开关调整反馈电阻的大小，从而改变放大倍数。为了对数字电路和模拟电路进行隔离，程控开关选用光偶开关。为了提高仪表放大器的性能，可以选用集成仪表放大器。很多公司提供了不同类型的集成仪表放大器，如INA127，它内部集成了仪表放大器的主要结构，有很好的对称性，可通过改变外接电阻的大小改变放大倍数。PGA202 是一款可程控放大倍数的仪用放大器，应用它可以简化电路结构，但PGA202 需要搭建差分输入级，这样就降低了共模抑制能力。2007 年末ADI 公司推出的AD8253 芯片集以上两种芯片的优点于一身，不但集成了完整的仪表放大电路，还集成了程控放大倍数的逻辑电路，是微弱信号检测前置放大电路的理想选择。
图3 PGA202 的内部结构
在图 3 中可以看到， A0 和A1 为数字程控信号的输入端，控制PGA202 中集成的前置逻辑电路，通过改变A0、A1 的值可以使仪表运算放大器的倍数在1、10、100 和1000 之间改变。

前置放大器在微弱信号检测中的应用进展

前置放大器在微弱信号检测中的应用进展2010年光电电子技术结课作业前置放大器在微弱光电信号检测中的应用进展前置放大器在微弱光电信号检测中的应用进展摘要光电检测系统中光电器件紧密连接一个低噪声前置放大器，它的任务是:放大光电探测器件所输出的微弱电信号；匹配后置处理电路与探测器件之间的阻抗。

对前置放大器的要求是:低噪声、高增益、低输出阻抗、足够的信号带宽和负载能力，以及良好的线性和抗干扰能力。

针对不同类型的光电检测系统的相应的前置放大电路的种类不同有T 型网络前置放大电路、差分式前置放大电路、双运放前置放大电路、高阻型前置放大电路，低阻型前置放大电路等等。

关键词：前置放大电路，微弱光信号检测，光电转换引言微弱信号的检测和处理技术主要运用迅速发展起来的电子学、信息论以及物理方法等加以分析噪声，对信号进行检测、采集有用信号。

微弱信号不仅信号本身的幅度较小，而且往往都是淹没在背景噪声之中。

而其中的光电检测技术是光学与电子学相结合而产生的一门新兴检测技术[1]。

它主要利用电子技术对光学信号进行检测, 并进一步传递、储存、控制、计算和显示[2]。

光电检测技术从原理上讲可以检测一切能够影响光量和光特性的非电量。

它可通过光学系统把待检测的非电量信息变换成为便于接受的光学信息, 然后用光电探测器件将光学信息量变换成电量, 并进一步经过电路放大、处理, 以达到电信号输出的目的[3]。

由于光电探测器所接收到的信号一般都非常微弱而且光探测器输出的信号往往被深埋在噪声之中的特点, 要对这样的微弱信号进行处理, 一般都要先进行预处理, 以将大部分噪声滤除掉,并将微弱信号放大到后续处理器所要求的电压幅度。

这样, 就需要通过前置放大电路、滤波电路和主放大电路来输出幅度合适、并已滤除掉大部分噪声的待检测信号。

1 光电检测电路模块[4]上图为光电检测电路模块示意图前置放大电路位于光电转换器后级放大电路之间对整个光电检测系统性能的影响很大，为得到有用的信号设计低噪声，高精度的前置放大电路就变得非常重要。

一种用于GaN紫外探测器的前置放大器电路的分析与设计

一种用于GaN紫外探测器的前置放大器电路的分析与设计以GaN光伏型紫外探测器输出的微弱电流信号为根据对探测器的前置放大电路进行设计，首先运用标准的电路理论建立了等效噪声模型，分析计算了电路中各个噪声源引起的噪声，导出了光电检测电路的信噪比输出公式，对影响光电检测电路输出信噪比的因素进行了详细的分析与研究；同时还给出了跨组放大器带宽与稳定性之间的关系，最后用multisim10软件的仿真印证了分析和设计的正确性。

标签：紫外探测器；前置放大器；噪声；稳定性引言空空导弹系统中多为红外制导和雷达制导。

随着干扰手段的发展，单一的探测手段已经不能满足抗干扰的需求。

于是，出现了双色探测器等多探测体制，如紫外/红外、紫外/激光、红外/激光等多种复合探测体制。

继红外探测技术之后紫外探测技术成为又一重要的军民两用光电探测技术。

相较于红外探测系统，紫外探测技术因其独有优势，受到了军方的关注。

正是因为军方的重視和紫外探测技术的独特性，本文开展紫外信号检测放大技术的研究，以此来确定一种更适合紫外信号的前放电路结构，并对它的噪声特性及抑制方法进行分析和验证。

1 紫外探测器紫外探测器件主要分为点探测器和像探测器。

半导体紫外探测器件因其体积小、过载高在军事中应用较多。

本系统中采用GaN基紫外探测器，光谱响应区间在260～380nm，峰值响应波长为365nm。

在探测器应用中多采用PIN结构[2]，I层会加大耗尽层厚度。

I层有更高的电阻相对于PN层，这里的反向偏压形成高电场区，加宽了光电转换的有效工作区域，使暗电流有所降低，提高了灵敏度，探测器的电容也有减小。

紫外探测多采取直接探测，所以在光信号功率小时，电信号输出相应也较小。

一般在实际探测器的应用中，为了方便后续处理，通常使用前置放大电路将信号放大。

紫外探测器中就要设计合理的前置放大电路，以保证探测系统能够在一定的输出信噪比下工作。

2 前置放大电路微弱光电信号前置放大器，信号小，输入信噪比低，在空空导弹系统等军用系统中多有专门的低噪声放大器。

前置放大电路实验报告

前置放⼤电路实验报告前置放⼤电路实验报告第⼗六组：于海⽟131308238边倍倍131308301韩艳英131308309⽬录1.简介 (3)2.放⼤器的作⽤与⽬的 (3)3.放⼤器的设计与原理 (4)4.放⼤电路器件及其参数 (6)5.设计步骤 (6)6.调试与实验结果 (9)7.问题及解决⽅法 (11)8.实验总结 (11)9.参考⽂献 (11)⼀．简介：前置放⼤器在放⼤有⽤信号的同时也将噪声放⼤，低噪声前置放⼤器就是使电路的噪声系数达到最⼩值的前置放⼤器。

对于微弱信号检测仪器或设备，前置放⼤器是引⼊噪声的主要部件之⼀。

整个检测系统的噪声系数主要取决于前置放⼤器的噪声系数。

仪器可检测的最⼩信号也主要取决于前置放⼤器的噪声。

所以放⼤器⼀般都是直接与检测信号的传感器相连接，只有在放⼤器的最佳源电阻等于信号源输出电阻的情况下，才能使电路的噪声系数最⼩。

⽽在设计前置电压放⼤器时只需要在⽰波器中观察电压的放⼤波形并分析放⼤倍数，其⾃⾝放⼤器所引起的⼲扰可以忽略不计，因此是设计电压放⼤器的最佳选择。

前置电压放⼤器主要应⽤于对电压信号的放⼤，本⽂介绍了具有弱信号放⼤能⼒的低频电压放⼤器的基本原理、内容和实现过程。

整个电路主要由稳压电源、前置放⼤器共两部分构成。

稳压电源主要是为前置放⼤器提供稳定的直流电源；前置放⼤器主要是电压的放⼤；设计的电路结构简洁、实⽤，充分利⽤到了集成成功放的优良特性。

实验结果表明该电压放⼤器在带宽、失真度、幅度等⽅⾯具有较好的指标、较⾼的实⽤性。

⼆.放⼤器的作⽤与⽬的1.放⼤器的作⽤（1）.提⾼系统的信噪⽐（前放紧靠探测器，传输线短，分布电容Cs减⼩，提⾼了信噪⽐。

（2）.减少外界⼲扰的相对影响(信号经前放初步放⼤.)。

（3）合理布局,便于调节与使⽤(前放为⾮调节式,主放放⼤调节倍数、成形常数)。

（4）.实现阻抗转换和匹配(前放设计为⾼输⼊阻抗,低输出阻抗)。

（5）.实现电压的两级放⼤。

弱信号放大电路的设计

弱信号放大电路的设计摘要：依据仪表放大器的工作原理，利用德州仪器公司的TLC2652设计了一低频弱信号放大电路。

通过Multisim软件仿真分析，该电路具有极高的输入电阻，极低的输出电阻，共模抑制能力很强，能放大频率在0～300 Hz内的微伏级信号，且该电路的工作稳定，失真度小。

关键词：弱信号放大；TLC2652；仪表放大器0 引言在研究自然现象和规律的实践中，经常会遇到检测被强背景噪声淹没的微弱信号问题，如地震波的分析、卫星信号的接收、植物电信号、医疗中脑电波的分析等。

这些问题都归结为微弱信号的检测。

微弱信号检测与处理是随着工程应用而不断发展的一门学科，采用一系列信号处理的方法，检测被噪声背景淹没的微弱信号。

由于在微弱信号检测与处理系统中，我们获取的信号是极其微弱的，因而我们不能直接选用普通的放大器，否则放大器的本底噪声就可能淹没了我们的实际信号，所以在这一过程中，如何在抑制噪声的前提下增大微弱信号的幅度是我们获取有用信号的关键。

本文主要以直流与低频信号为研究对象设计一弱信号放大器，并进行仿真分析。

1 集成运算放大器的选择随着集成工艺与电子技术的发展，集成运算放大器的性能越来越好。

TLC2652是德州仪器公司使用先进的LinCMOS工艺生产的高精度斩波稳零运算放大器。

斩波稳零的技术使TLC2652具有优异的直流特性，将失调电压及其漂移、共模电压、低频噪声、电源电压变化等对运算放大器的影响降低到了最小值，因此TLC2652非常适合用于微信号的放大。

1．1 TLC2652的内部结构如图1所示，TLC2652主要由5个功能模块构成：(1)主放大器(Main)：与一般的运算放大器不同，它有三个输入端。

除引出芯片外部的同相和反相输入端外，其在芯片内部还有一个用于校零的同相输入端。

(2)校零放大器(Null)：它也有三个输入端，但与主放大器相反，在芯片内部的输入端是反相输入端。

(3)时钟和开关电路：内部时钟产生时钟信号，控制各开关按一定的时序闭合与断开。

实验1前置放大器的设计与仿真

2、本实验项目要求给出原理图，简单画出仿真波形，并通过仿真实现前置放大器的设计。
3、根据实验结果，回答思考题，并说明你通过此次实验有何感受。
教师签字：
噪声电压：输入端短路是输出电压有效值小于15mV。
（3）前置放大器参考电路
输入信号频率为50Hz，电压有效值为1V的交流信号，用示波器在放大电路的输出端测出输出电压的有效值，
根据输入电压和输出电压计算出该级的电压放大倍数，并观察记录仿真波形。
预习要求
1、复习集成运算放大器组成运算电路的原理、设计、测量方法；
最大不失真功率：大于等于8W；
负载阻抗（扬声器）：8欧姆；
频率响应：在无高低音提升和衰减时，F=50Hz—20kHz；
音调控制范围：低音100Hz±12dB、高音10kHz±12dB；
失真度（主要是非线性失真）：r≤3%；
输入灵敏度：>500k欧姆，；
稳定度：电源±15V-24V变化时，输出零点漂移小于100mV.
2、根据对放大电路输出信号的要求，选择电压负反馈或电流负反馈。当要求放大电路输出稳定的电压信号时，应选择电压负反馈，而要求输出稳定的电流信号时，则应选择电流负反馈。
3、根据四种负反馈放大电路功能，选择合适的反馈组态。
4、技术要求：
（1）音频放大器组成如下图所示，本实验设计前置放大器。
（2）主要技术指标
2、熟悉用Mulitisim进行电路设计与仿真；
3、根据实验内容。自拟实验方法和调试步骤。
实验内容
1、用集成运放设计一个负反馈放大电路；
2、用Multisim分析设计，并实现设计目标；
实验方法
Multisim分析设计
数据ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ处理
记录实验结果，并给出结论。

极弱电流信号检测电路中前置放大器模拟研究

极弱电流信号检测电路中前置放大器模拟研究于向前;陈鸿飞;邹鸿;施伟红;邹积清;仲维英【期刊名称】《核电子学与探测技术》【年(卷),期】2014(000)012【摘要】极弱准直流电流信号测量技术在精密仪器仪表研制过程中有着广泛地应用，其中前置放大器是核心，决定了系统的噪声水平和响应时间常数。

在前置放大器的模拟研究中，通过建立电阻直接反馈法和“T”型电阻网络反馈法构成前置放大器的电噪声模型，获取了前置放大器在各种情况下的性能参数。

模拟结果表明：系统的信噪比与传感器等效电容值成反比，与反馈电容值成正比，且不能笼统地认为电阻直接反馈法和“T”型电阻网络反馈法哪种方法更优，应根据具体的情况选用合适的反馈形式。

该模拟结果可为极弱电流信号检测器中前置放大器设计提供参考。

【总页数】4页(P1514-1517)【作者】于向前;陈鸿飞;邹鸿;施伟红;邹积清;仲维英【作者单位】北京大学地球与空间科学学院空间物理与应用技术研究所，北京100871;北京大学地球与空间科学学院空间物理与应用技术研究所，北京100871;北京大学地球与空间科学学院空间物理与应用技术研究所，北京100871;北京大学地球与空间科学学院空间物理与应用技术研究所，北京100871;北京大学地球与空间科学学院空间物理与应用技术研究所，北京100871;北京大学地球与空间科学学院空间物理与应用技术研究所，北京100871【正文语种】中文【中图分类】TL821【相关文献】1.极弱胶结地层中硐室群围岩稳定性控制技术 [J], 冯伟;韩立军;任光住;张帆舸;李云2.硅光电二极管与电荷灵敏前置放大器在中微子实验中的设计应用研究 [J], 张志勇;刘正山;程昶;李金;刘延;石峰;王子敬3.国有经济中“约束极弱”问题的探讨 [J], 李军4.分子动力学模拟研究温度对甲醇缔合体系中氢键和弱氢键作用的影响 [J], 蓝蓉;陶炳5.极稀或极弱一元酸溶液中酸度计算程序的设计 [J], 许声敏因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

光电检测技术中的微弱光信号前置放大电路设计

光电检测技术中的微弱光信号前置放大电路设计光电检测技术是光学与电子学相结合而产生的一门新兴检测技术［1］。

它主要利用电子技术对光学信号进行检测，并进一步传递、储存、控制、计算和显示［2］。

光电检测技术从原理上讲可以检测一切能够影响光量和光特性的非电量。

它可通过光学系统把待检测的非电量信息变换成为便于接受的光学信息，然后用光电探测器件将光学信息量变换成电量，并进一步经过电路放大、处理，以达到电信号输出的目的［3］。

然后采用电子学、信息论、计算机及物理学等方法分析噪声产生的原因和规律，以便于进行相应的电路改进，更好地研究被噪声淹没的微弱有用信号的特点与相关性，从而了解非电量的状态。

微弱信号检测的目的是从强噪声中提取有用信号，同时提高检测系统输出信号的信噪比1光电检测电路的基本构光电探测器所接收到的信号一般都非常微弱，而且光探测器输出的信号往往被深埋在噪声之中，因此，要对这样的微弱信号进行处理，一般都要先进行预处理，以将大部分噪声滤除掉，并将微弱信号放大到后续处理器所要求的电压幅度。

这样，就需要通过前置放大电路、滤波电路和主放大电路来输出幅度合适、并已滤除掉大部分噪声的待检测信号。

其光电检测模块的组成框图如图 1 所示2光电二极管的工作模式与等效模2．1 光电二极管的工作模光电二极管一般有两种模式工作：零偏置工作和反偏置工作，图 2 所示是光电二极管的两种模式的偏置电路。

图中，在光伏模式时，光电二极管可非常精确的线性工作；而在光导模式时，光电二极管可实现较高的切换速度，但要牺牲一定的线性。

事实上，在反偏置条件下，即使无光照，仍有一个很小的电流(叫做暗电流或无照电流 1。

而在零偏置时则没有暗电流，这时二极管的噪声基本上是分路电阻的热噪声；在反偏置时，由于导电产生的散粒噪声成为附加的噪声源。

因此，在设计光电二极管电路的过程中，通常是针对光伏或光导两种模式之一进行最优化设计，而不是对两种模式都进行最优化设计［4］一般来说，在光电精密测量中，被测信号都比较微弱，因此，暗电流的影响一般都非常明显。

微弱信号检测的前置放大电路设计研究

微弱信号检测的前置放大电路设计研究发表时间：2016-10-19T17:16:03.230Z 来源：《基层建设》2016年12期作者：王兴东[导读] 摘要：当前在现代农业生产发展中，检测微弱信号越来越受到高度重视，尤其是在精准农业产业发展过程中。

本文以电压电流转换设施为载体，对微弱信号检测前置放大电路设计的相关技术要求进行了阐述，并且通过具有远程集成控制的电路器件的选用和抗噪影响的技术改进，对在电路设计中应当注意的一些技术要点进行了分析，而且经过微弱信号检测，结果比较安全科学。

快意电梯股份有限公司广东东莞 523000摘要：当前在现代农业生产发展中，检测微弱信号越来越受到高度重视，尤其是在精准农业产业发展过程中。

本文以电压电流转换设施为载体，对微弱信号检测前置放大电路设计的相关技术要求进行了阐述，并且通过具有远程集成控制的电路器件的选用和抗噪影响的技术改进，对在电路设计中应当注意的一些技术要点进行了分析，而且经过微弱信号检测，结果比较安全科学。

关键词：微弱信号；检测前置；放大电路；设计分析一.前言近年来，随着现代农业的不断发展，通过在安全、高效的时限内采集收取农田生态条件和农作物生产资料，并且实现肥料、水分、农药等精准作业，有效地防范和杜绝生态破坏、环境污染问题，实现农业生产经营经济、社会、生态效益最大化的精准农业，得到了前所未有的健康发展。

生物传感设施在上述信息资料的采集取得中具有很大的作用，比如，在精准农业种植物施水灌溉过程中需要充分考虑空气指数和土壤中水分的含量，利用传感设施对这些信号的变化情况进行检测，及能够实现精准农业灌溉的良好效果。

所以近年来很多生物传感设施在精准农业中的生态条件、农作物生长环节等信息采集检测上得到了很好的应用。

不过由于一些农作物自身具有的生理属性，存在着一定程度的微弱信号，很多电流和电压信息都无法满足级次需求，因此，便设计了前置放大电路，通过这种选系统结构来检测微弱信号的相关信息。