微弱电流信号的检测和放大电路..
等精度测频—微弱电流检测电路
实验一等精度频率计的制作一、任务设计并制作一个等精度频率计。
二、要求和说明1、能够准确地测量1-1MHz方波（高电平接近单片机的VCC，低电平为0）的频率；2、测量的精度为≤±0.01%，测量速度≤1秒；3、适当扩展测试的功能，如脉宽、占空比的测量；3、尽可能地提高测量精度和测量速度；4、外围电路尽可能地简单。
三、方案参考用MCU频率测量方波频率的3种最基本方法为：测频法和测周法、多周期同步测频法。
测频法适合测量频率较高的脉冲，测周法适合测量频率较低的脉冲。
所谓的适合，主要是从测量的精度上考虑，因此测量不同频率范围的脉冲，需要将以上两种方法结合使用。
不管测频法还是测周法，其关键就是如何巧妙的设计和使用定时/计数器。
现在新型的MCU在定时/计数器单元上都增加了输入捕捉功能，学会掌握和正确使用这个输入捕捉功能能够大大提高频率测量的精度。
一般情况下，当测量频率的范围为1-1MHz、精度≤±0.01%时，可以分三段来进行测量。
1-100Hz采用测周法；100-10KHz采用多周期测频法；10KHz-1MHz采用测频法。
计数法：Fx = Nx±1/Tw Fx——信号频率Nx——计数个数Tw——计数时间这种测量方法的测量精度取决于计数时间和被测信号频率，当被测信号周期与计数时间相近时将产生较大误差。
少一个周期少一个周期多一个周期误差分析如下：测频法采用1秒内计数器计数的值来表达所测频率，该方法误差是绝对的，为±1，也就是±1Hz。
相对误差见下表：被测频率绝对误差测量精度1000000Hz ±1Hz ±0.0001%100000Hz ±1Hz ±0.001%10000Hz ±1Hz ±0.01%1000Hz ±1Hz ±0.1%100Hz ±1Hz ±1%1Hz ±1Hz ±100%从上表中可以看出，测频法在测量高频时测量精度好，频率越高精度越好。
微弱电流信号的检测和放大电路.doc
电压放大器结构合理，准确得实现了电压放大功能。
经I/V转换器后电压（通道B），经一级差分式放大电路后输出电压（通道C）,经二级差分式放大电路后输出电压(通道D)波形对比如图9所示：
图9运算放大电路输入输出电压波形对比
3.
本设计采用开关式相敏检波电路。相敏检波电路是具有鉴别调制信号相位和选频能力的检波电路。其结构如图10所示。
要求：电路要包括电流/电压转换电路，信号放大电路，调制和解调电路，并采用multisim仿真。
三、设计时间及进度安排
设计时间共两周（2015.6.23～2015.7.3）,具体安排如下表：
周安排
设 计 内 容
设计时间
第一周
布置设计任务和具体要求及设计安排；提出设计思路和初步设计方案、根据设计方案，进行具体的设计，根据指导意见，修改具体设计；仿真实现设计要求，指导、检查完成情况。
15.06.23-15.06.26
第二周
设计、仿真，撰写、完成专业模块设计报告,验收、考核
15.06.29-15.07.03
四、指导教师评语及成绩评定
指导教师评语:
年 月 日
成绩
指导教师(签字):
第一章课程设计的目的
课程设计是学生理论联系实际的重要实践教学环节，是对学生进行的一次综合性专业设计训练。通过课程设计使学生获得以下几方面能力，为毕业设计（论文）奠定基础。
经过相敏检波输出电压为4.327V，输入输出电压如图13所示。
图
经过相敏检波电路的波形如图14所示：
图14相敏检波电路输出波形
4.
为了给相敏检波电路提供同频方波信号，实现检波功能。其结构如图15所示。
图
其同向端接地，反向端接入高频正弦来自压信号（1KHZ），输出端为方波信号。当反向端正弦电压小于0时，输出高电平；当反向端输入的正弦电压大于0时，输出低电平。所以输入正弦波输出为反向的正弦波。输入信号和输出信号对比如图16所示。
微弱光信号的光电探测放大电路的设计
微弱光信号的光电探测放大电路的设计对于各种微弱的被测量，例如弱光、弱磁、弱声、小位移、小电容、微流量、微压力、微振动和微温差等，一般都是通过相应的传感器将其转换为微电流或低电压，再经放大器放大其幅值以反映被测量的大小。
但是，由于被测量的信号很微弱，传感器的本底噪声、放大电路及测量仪器的固有噪声以及外界的干扰往往比有用信号的幅值大的多，同时，放大被测信号的过程也放大了噪声，而且必然还会附加一些额外的噪声，例如放大器的内部固有噪声和外部干扰的影响，因此，只有在有效地抑制噪声的条件下增大微弱信号的幅值，才能提取出有用信号。
本文针对检测微弱光信号的光电二极管放大电路，综合分析了其电路噪声、信号带宽及电路稳定性，在此基础上设计了一种低噪声光电信号放大电路，并给出电路参数选择方法。
1 基本电路光电二极管作为光探测器有两种应用模式如图1所示。
(1)光伏模式，如图1 (a)。
此时，光电二极管处于零偏置状态，不存在暗电流，低噪声，线性度好，因而适于精密领域。
本文就是以这种模式为例进行分析，实际应用中，这个电路一般还需在Rf上并联一个小电容Cs，从而使电路稳定。
(2)光导模式，如图1(b)。
这种模式需要给光电二极管加反向偏置电压，因而存在暗电流，产生噪声电流，同时因为非线性，一般应用在高速场合。
当光照射到光电二极管时，光电二极管产生一个与照明度成比例的微弱电流Ip，该电流流过跨接在放大器负输入端和输出端的反馈电阻Rf，将运算放大器视为理想放大器，根据理想运算放大器输入端的“虚断”特性，从而有E0=IpRf。
可以看出，光电二极管放大电路实际上是一个I／V转换电路。
这个电路看起来非常简单，只需一个反馈电阻，一个光电二极管和一个放大器便可实现。
从输出电压的线性表达式很容易推出，使反馈电阻Rf增大，将使得输出电压也成比例的增大。
经之前分析时，一般给出其典型值为100MΩ。
在下面的分析我们将看到，反馈电阻不但影响信号的带宽，而且影响整个电路噪声。
微安电流放大电路
微安电流放大电路
微安电流放大电路是一种常见的电路设计，它用于放大微弱电流信号，使其变得更加明显和可读。
该电路主要由放大器、反馈电阻和输入信号电阻组成。
其中，放大器是整个电路的核心，其作用是将微弱的电流放大到足够的电平以便进行后续处理。
在微安电流放大电路中，反馈电阻会将放大后的信号反馈回放大器中，以控制电路的整体增益和稳定性，从而实现精确的微安电流放大。
而输入信号电阻则是为了保护放大器，可使用LDO、运放等元件进行调节，以便更好地控制电路的负载。
微安电流放大电路广泛应用于各种领域，如生物医学、通信、气象、环境监测等方面。
其中，生物医学领域中，微安电流放大电路被用于测量微弱的生物电信号，如脑电波、心电图等，从而帮助医生准确地诊断病情，进行治疗。
而在通信领域中，微安电流放大电路作为前级放大器，用于接收微弱的信号，提高通信质量和传输距离。
总之，微安电流放大电路作为一种重要的电路设计，在各种应用场景中均有广泛使用，为各行各业提供了精确的微弱电流放大和信号增益支持。
电流检测放大器工作原理
电流检测放大器工作原理
电流检测放大器是一种用来检测电流的设备，它可以放大微弱的电流变化，使电路中的微弱信号变得更显著，从而可以更有效地检测电流变化。
它的工作原理主要是通过放大电流的微弱变化来检测电流变化情况。
为了获得更显著的电流变化信号，电流检测放大器采用了一种称为“变压器结构”的结构来放大微弱信号。
这种结构主要由一个变压器、一组电容、一组互补对称电阻以及一个识别放大器组成。
变压器将测量的电流变化有效地转换成可以放大的信号，电容能够有效地滤除测量电流中的非线性成分，而互补对称电阻则能够使输出信号的幅度变得更大，从而有效地放大信号的大小。
最后，识别放大器会将信号转换成有效的输出电流。
由此可见，电流检测放大器的工作原理是通过利用变压器结构将测量的信号放大，然后由电容、互补对称电阻和识别放大器等组件将信号进行有效的处理，从而使得微弱的电流变化变得更加明显。
因此，电流检测放大器是一种十分有效检测电流变化的工具，它能够极大地提升检测效率，有效地防止电流变化对电路的不利影响。
另外，电流检测放大器的应用不仅局限于测量电流变化，它还可以用于测量变压器的变压效果、检测交流电机的工作情况以及监控电动机的工作负荷等。
此外，它还可以用来检测电容器的不同状态，提高检测水果中的果芽成长状态等。
总之，电流检测放大器依靠变压器结构和其他众多元件将微弱电
流变化放大，使得电流变化变得更加明显，从而可以更有效地检测电路中的电流变化情况。
这种设备的应用已经广泛应用于各种电子设备的检测和监测中，它以准确性高而闻名，与此同时，也能够有效防止电流变化对电路的不良影响，对于现代电子设备的稳定运行起到至关重要的作用。
小信号放大和检波电路-概述说明以及解释
小信号放大和检波电路-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容可以如下编写：在电子工程学中，小信号放大和检波电路是两个非常重要的电路技术。
小信号放大电路被广泛应用于电子设备中，用于放大微弱的信号，使其能够被后续的电路部分处理。
而检波电路则用于将信号转换为可测量或可用于其他用途的形式。
小信号放大电路的作用在于将微弱的信号放大到可以进行后续处理的程度。
对于一些微弱的输入信号，如传感器输出、天线接收到的无线信号等，需要经过放大才能提供足够的幅度和信噪比。
小信号放大电路的基本原理是通过扩大信号的振幅，同时保持信号的形状不发生失真。
常见的小信号放大电路类型包括共射放大器、共基放大器、共集放大器等。
检波电路则用于将信号转换为可以进行测量或其他用途的形式。
在无线通信系统中，检波电路常用于将调制信号解调出来，恢复原始的基带信息。
在音频领域，检波电路常用于音频信号的放大、录制和播放等。
检波电路的基本原理是通过对输入信号进行非线性操作，将其转换为包络信号或直流成分。
常见的检波电路类型包括整流器、解调器和鉴频器等。
小信号放大和检波电路在各个领域都有广泛的应用。
在通信技术中，小信号放大电路在无线传输、射频电路和调制解调等方面起着重要作用。
检波电路则在无线通信、音频处理和数据采集等领域具有重要应用。
随着科技的不断进步和应用需求的不断增加，对小信号放大和检波电路的研究和应用也将不断深入，为各个领域的发展提供强有力的支持。
文章结构部分的内容应该包含有关整篇文章的结构和内容安排的说明。
可以参考以下内容撰写文章1.2的内容：1.2 文章结构本文主要讨论小信号放大和检波电路的原理、类型及其应用前景。
为了使读者更好地理解文章内容，本文按照以下结构组织：引言部分将首先对文章的主题进行概述，介绍小信号放大和检波电路的基本概念和作用。
然后，详细阐述本文的目的和意义，以引起读者的兴趣和阅读动力。
正文部分分为两个主要部分：小信号放大电路和检波电路。
一种微弱光信号前置放大电路设计
来源：华强电子网1 光电检测电路的基本构成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型2．1 光电二极管的工作模式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。
本设计由于所讨论的待检测信号也是十分微弱的信号，所以，尽量避免噪声干扰是首要任务，所以，设计时采用光伏模式。
2．2 光电二极管的等效电路模型工作于光伏方式下的光电二极管的工作模型如图3所示，它包含一个被辐射光激发的电流源、一个理想的二极管、结电容和寄生串联及并联电阻。
图中，IL 为二极管的漏电流；ISC为二极管的电流；RPD为寄生电阻；CPD为光电二极管的寄生电容；ePD为噪声源；Rs为串联电阻。
由于工作于该光伏方式下的光电二极管上没有压降，故为零偏置。
在这种方式中，影响电路性能的关键寄生元件为CPD和RPD，它们将影响光检测电路的频率稳定性和噪声性能。
微弱信号检测
• 1、热噪声et
•
• 半导体二极管的热噪声是由寄生电阻产 生的。
• 其功率谱密度函数为：
St ( f ) 4kTRpar ；
• 其均方值为：
Et et2 4kTRparf 。
• 2、 1/f 噪声if
• 半导体的表面、扩散区域的边缘以及本 质的缺陷灰产生1/f 噪声。 对1/f 噪声的研究 还不够成熟。其功率谱密度函数一般采用如 下的形式表示：
2
et 4kTRf
热噪声谱密度
（V2/Hz)
• 用量子理论表示热噪声功率谱密度函数：
St
(
f
)
exp(
4hfR hf /(kT))
1
• 电阻开路两端呈现的热噪声电压有效值为：
Et et2 4kTRf
• 2、电阻的热噪声等效
实际的电阻可以等效为热噪声电压源E t 与无噪声的理想电阻R的串连。
Sf
(
f
)
KF I f
• 式中通常取1，=1~2；KF称为1/f 噪声系 数，与二极管的物质有关。
• 3、散弹噪声 • 散弹噪声是由于电荷到达阳极复合产生
随机脉冲的电流。流过半导体二极管的电 流为：
I I0[exp( qV / kT) 1]
其中I0exp(qV/kT)为二极管的正向扩散电流，-I0 为反向饱和电流。两种电流产生的噪声是不相 关的，总的噪声均方值为：
is2h 2qI0f exp(qV / kT) 2qI0f
2qI0f [exp(qV / kT) 1]
• 当零偏置时V＝0，此时，
is2h 4qI0f
• 当反向偏置时只有反向饱和电流，此时，
is2h 2qI0f
• 当充分正向偏置时正向电流大大于反向饱和 电流，可以忽略反向饱和电流的散弹噪声， 此时，
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。
笔者试就微弱信号检测的前置放大电路设计中应当把握的技术要点，谈些粗浅的认识。
二.微弱信号检测前置放大电路设计中应当把握的技术要点2．1 前置放大电路系统结构一般来说，微弱信号是生物传感设施形成的信号，通常频率不是很高，在对具有一定差异性的农作物自身属性进行检测的时候，能够获取一定的电流和电压数值。
而要获取这样的电流信号资料，需要先将其转换生成电压信号，并且利用电路系统的放大功效，在滤波设施的作用下，降低频率较高的噪音影响（如图1）。
（图1 微弱信号检测前置放大电路系统结构示意图）由于传感设施形成的信号是微弱的，很可能遭受噪音的干扰，因而在放大仪器的选用上通常倾向于仪表设施。
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。
宽范围微弱电流对数放大电路设计与仿真
是 非 线 性 压 缩 的 一个 典 型 的代 表 ，它使 输 入 输 出 信 号 成 对 数 关 系 ，从 而 实 现数 据 的 压缩 。这 类 数 据 压 缩 电 路 已 广 泛 应 用 在 通 信、 雷达 、 光 电 检 测 及 航 天 等领 域 。
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ
Ａ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｌ ｏ ｇ ａ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍｉ ｃ ａ ｍｐ ｌ ｉ ｆ ｉ ｅ ｒ ｉ ｓ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ． Ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｈ ｉ ｇ ｈ － ｉ ｍｐ ｅ ｄ ａ ｎ ｃ ｅ Ｊ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ－ ｅ ｆ ｅ ｃ ｔ
１ ３ ０
宽 范 围 微 弱 电 流对 数 放 大 电路 设 计 与 仿 真
宽范 围微弱电流对数放大 电路设计与仿真
黄 梓 瑜 高文 刚 谭 威 （ 西南石油大学电气信 息学院， 四川 成都 ６ １ ０ ５ ０ ０ ） 范 维 志 （ 中国石油集团测井有限公司吐哈事业部， 新疆 吐鲁番 ８ ３ ８ ２ ０ ２ ）
反向饱和 电流 ； Ｕ Ｄ 为 二 极 管 的 两 端 的外 加 电压 ， Ｕ ＋ 为 运 放 的 同 相输入端 电压 ， Ｕ一 为运 放的反 向输入端 电压 ， Ｕ ｏ远 方 输 出 端 的 输 出 电压 。 器件 在一 定 的温 度 下 ， 它们 都是 定 值 。 因此 ， 由上 式 可
以 看 出输 出 电压 Ｕ ０ 与输 入 电流 Ｉ 成对 数关 系 。 ２ 宽 范 围微 弱 电流 对 数 放 大 电路 设 计
摘 要
介 绍 了对数 放 大 器测 量 电流 的 方 法 ， 使 用 高 阻抗 的场 效 应 晶体 管 作 为反 馈 元件 ， 设 计 了一 种 宽 范 围微 弱 电 流 的 测 量 电 路 。 选择 具 有极 低 输 入 偏 置 电流 和 失 调 电压 的 运放 提 高 测 量 的精 度 ； 选 择 匹配 的 结 型 场 效应 管 和 热敏 电 阻 实 现 温 度 补 偿 。 仿 真 结 果表 明 ， 该 电路 的 测 量 范 围 为 １ ０ ０ ｐ Ａ－ １ ０ ｍＡ， 测 量 精 度 高。 关键词 ： 输 入 电流 ， 对 数 放 大器 ， 仿 真
微弱信号检测的前置放大电路
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。
微弱信号放大电路的设计
微弱信号放大电路的设计引言在现代电子技术中，微弱信号的放大是一项非常重要的技术。
无论是在通信系统、医疗设备还是科学实验中，都需要对微弱信号进行放大以便于后续处理和分析。
本文将探讨微弱信号放大电路的设计原理、方法和技术要点。
微弱信号放大电路的重要性微弱信号放大电路的设计是电子技术领域中的核心问题之一。
微弱信号常常受到各种干扰和噪声的干扰，需要经过放大才能得到准确的测量结果。
因此，设计一种高性能的微弱信号放大电路是非常必要的。
设计目标设计微弱信号放大电路时，需要考虑以下几个目标：1.高增益：放大倍数越大，信号放大效果越好。
2.低噪声：尽量减小电路本身引入的噪声，以避免对微弱信号产生干扰。
3.幅频特性：保持电路在一定频率范围内的放大倍数稳定。
4.直流稳定性：保持电路在直流工作点上的稳定性，避免信号偏移。
5.低功耗：尽量减小电路的功耗，提高电路的效率。
设计原理微弱信号放大电路的设计原理主要包括以下几个方面：1.放大器类型的选择：根据应用需求选择合适的放大器类型，常见的有共射放大器、共基放大器和共集放大器。
2.反馈电路的应用：通过合理选择反馈电阻和电容来控制放大倍数和频率响应，并提高电路的稳定性。
3.噪声分析和抑制：通过降低电路本身的噪声来提高信号与噪声的比值。
4.负载匹配：保证负载与放大器之间的匹配，提高信号传输的效率。
5.电源稳定性：保证电源电压的稳定性，避免对信号放大产生影响。
设计方法在进行微弱信号放大电路的设计时，可以采用以下几个方法：1.参考已有设计方案：查阅相关文献和资料，了解已有设计方案的性能指标和实现方法，从中找到适合自己应用的方案。
2.仿真和优化：使用电子设计自动化(EDA)软件进行电路仿真，通过调整电路参数和拓扑结构来优化电路性能。
3.实验验证：通过实际电路搭建和测试，验证设计方案的可行性和性能指标是否满足要求。
4.反馈调整：根据实际测试结果，进行反馈调整，进一步优化电路性能。
电路设计要点在微弱信号放大电路的设计中，有以下几个关键要点需要注意：超前放大器的设计要点1.输入信号的阻抗：保持输入信号的阻抗与信号源的阻抗匹配，以最大限度地传输信号能量。
lm27762电路增大电流
lm27762电路增大电流在电子电路中，经常需要对电流进行放大处理，以满足各种应用的需求。
而在实际应用中，常常会使用一些特定的电路来实现电流的放大，比如lm27762电路。
本文将介绍lm27762电路的原理和应用。
我们来了解lm27762电路的基本原理。
lm27762电路是一种高精度、高速度、低功耗的电流放大器。
它采用了差动输入和电压模式输出的结构，能够将输入电流放大到输出端，同时保持较高的增益和较低的失调电流。
lm27762电路具有较高的输入电阻和较低的输出阻抗，能够适应各种复杂的电路环境。
lm27762电路的增益可以通过外部电阻的选择来调节。
当输入电流通过电阻的时候，会产生一个与输入电流成正比的电压。
lm27762电路会将这个电压放大，并输出到负载上。
通过调整电阻的数值，可以改变电压与电流之间的比例关系，从而实现对电流的放大。
lm27762电路的应用非常广泛。
首先，它可以用于传感器信号的放大。
在许多传感器中，输出的信号往往比较微弱，需要经过放大才能够被后续的电路处理。
lm27762电路可以将传感器输出的微弱信号放大到一个合适的范围，以便后续的处理。
lm27762电路还可以用于电流检测和测量。
在一些应用中，需要对电路中的电流进行实时的监测和测量。
lm27762电路可以将电流转换为相应的电压信号，然后通过后续的电路进行处理和显示。
lm27762电路还可以用于电流控制。
在一些特定的应用中，需要对电路中的电流进行控制，以满足特定的需求。
lm27762电路可以根据输入的控制信号，调整输出电流的大小，实现对电流的精确控制。
lm27762电路的优点不仅仅在于其高精度和高速度，还在于其低功耗和较小的尺寸。
这使得lm27762电路可以广泛应用于各种电子设备中，包括移动通信、工业自动化、医疗仪器等领域。
lm27762电路是一种高精度、高速度、低功耗的电流放大器。
它可以将输入电流放大到输出端，同时保持较高的增益和较低的失调电流。
微电流计的工作原理和应用
微电流计的工作原理和应用1. 工作原理微电流计是一种用于测量微小电流的仪器，它基于电流测量原理来工作。
微电流计通常由两个主要部分组成：测量电路和信号放大器。
1.1 测量电路微电流计的测量电路通常采用放大器电路来放大微弱的电流信号。
这些电流信号可以通过电极接触到待测样品或测试对象。
测量电路可以根据需要进行配置，以适应不同的电流测量范围和精度要求。
1.2 信号放大器信号放大器是微电流计中的关键组件，用于放大测量电路中的微弱电流信号。
放大器可以增加电流信号的幅度，从而使其能够被更容易地测量和记录。
信号放大器通常具有多个增益档位，以适应不同测量条件下的电流变化。
2. 应用领域微电流计在许多领域中都有广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域：2.1 生物医学研究微电流计在生物医学研究中扮演着重要的角色。
它可用于测量细胞活动中的微弱电流信号，如细胞内电位变化、电流传递等。
通过对微弱电流信号的测量和分析，可以了解细胞功能、细胞间通讯等生物过程，并研究病理状态下的电生理改变。
2.2 材料表征在材料科学领域，微电流计可以用于材料的表征和性能评估。
例如，它可以测量材料中的微小电流，以研究材料的导电性、电子迁移率和电子结构等。
微电流计还可以用于表征薄膜的缺陷、探究材料的稳定性和可靠性等。
2.3 环境监测微电流计在环境监测中也发挥着重要作用。
它可以用于测量和分析环境中微弱的电流信号，如土壤中的微生物电活动、水中的微弱电流变化等。
通过对这些微小电流的测量与分析，可以了解环境的变化和污染程度，有助于环境保护和资源管理。
2.4 电化学分析微电流计在电化学分析中也有广泛的应用。
它可以用于测量电化学反应中的微弱电流信号，如电极间电位差、电流密度等。
通过对这些微小电流的测量和分析，可以评估电化学系统的性能和反应动力学，用于催化剂研究、电解池优化等领域。
3. 总结微电流计是一种用于测量微小电流的重要工具。
它的工作原理基于电流测量原理，通过测量电路和信号放大器来放大微弱的电流信号。
小信号处理电路
小信号处理电路
小信号处理电路是指用于处理弱信号的电路，通常用于放大、滤波、比较、整形等操作，以便更好地利用这些信号。
以下是一些常见的小信号处理电路：
1.放大器电路：用于将微弱的信号放大，以便进一步处理或测量。
常见的放大器电路包括电压放大器、电流放大器和功率放大器等。
2.滤波器电路：用于提取有用信号并抑制无用信号。
常见的滤波器电路包括RC滤波器、LC滤波器和晶体滤波器等。
3.比较器电路：用于将模拟信号转换为数字信号，或比较两个信号的大小。
常见的比较器电路包括电压比较器和窗口比较器等。
4.整形器电路：用于将不规则的信号转换为规则的信号，以便进一步处理或传输。
常见的整形器电路包括施密特触发器和单稳态触发器等。
在实际应用中，小信号处理电路的设计需要考虑多种因素，如信号的频率、幅度、波形和噪声等。
因此，选择合适的小信号处理电路并进行合理的参数调整，对于保证信号的质量和稳定性至关重要。
微电流检测
目录1、设计背景 (1)2、设计方案选择 (1)2.1典型的微电流测量方法 (1)2.1.1开关电容积分法[1] (1)2.1.2运算放大器法 (2)2.1.3场效应管+运算放大器法 (2)2.2总体设计方案 (3)3、具体设计方案及元器件的选择 (4)3.1稳流信号源问题 (4)3.2I/V转换及信号滤波放大 (5)3.2.1前级放大 (5)3.2.2滤波及后级放大电路 (6)3.2.3运算放大器的选取 (6)3.3量程自动转换 (6)3.4信号采集处理 (7)4、软件仿真结果 (8)5、参考资料 (9)微电流测试电路设计1、设计背景微电流是指其值小于-610A的电流,微电流检测属于微弱信号检测的一个分支，是一门针对噪声的技术,它注重的是如何抑制噪声和提高信噪比。
该技术在军事侦察、物理学、化学、电化学、生物医学、天文学、地学、磁学等许多领域具有广泛的应用。
我们所研究的微电流检测主要针对电力系统中的绝缘材料，因为现代国民经济对电力供应的依赖性日益增大，电力系统的规模、容量也在不断扩大。
而电气设备的绝缘材料往往是电力系统中的重要组成部分，绝缘材料的漏电流情况严重会造成电力系统的重大损失。
微电流检测是通过对泄漏电流的测量来评估绝缘材料状况的有效方法。
近年来,针对微弱电流的信噪改善比SNIR已能达到1了，目前国内做得比较好的单位是南京大学,其独家生产的ND-501型微弱信号检测实验综合装置己被国内至少76家高等院校使用。
但其产品价格昂贵,少则几千元,多则几万元，例如HB-831型pA级电流放大器、HB-834型四通道pA级电流放大器、HB-838型八通道pA级电流放大器的售价分别为4100元/台、13000元/台、22000元/台。
所以，研制高精度、寿命长、成本低、电路简单的微电流检测仪具有重要的现实意义及理论参考价值。
为了达成目标，我们需要重点考虑以下几个问题：10 A（本设计要求）的稳流信号源的实现（1）如何获得实验信号，即电流为12问题；（2）如何将微弱电流信号转换成易于操作的信号；（3）怎样将微弱信号提取放大；（4）如何实现量程的自动转换问题；（5）将实际中的模拟信号转换成数字信号；（6）实现对数字信号的处理和显示。
微电流放大器工作原理
微电流放大器工作原理
微电流放大器是一种专门用来放大微弱电流信号的电子元件或电路。
它的工作原理可以概括为以下几个步骤：
1. 输入阶段：微电流放大器的输入阶段接收到微弱电流信号。
这个输入阶段通常由一个电流输入放大器组成。
电流输入放大器的作用是将输入的微弱电流信号转化为对应的电压信号。
通常情况下，这个电流输入放大器会使用一个高阻抗的输入端，以保持输入电流信号的准确性。
2. 放大阶段：转化为电压信号后，微电流放大器会通过一个或多个放大器级别，将电压信号进行放大。
这些放大器级别通常采用共集电极放大器（Emitter Follower）或共源放大器（Common Source Amplifier）等放大电路。
这些电路都利用了晶体管或场效应晶体管等半导体器件的放大特性，将电压信号进行增强。
3. 输出阶段：经过放大后的电压信号会被送入微电流放大器的输出阶段。
输出阶段通常由一个输出放大器组成，将放大后的电压信号转化为输出电流信号。
这个输出放大器通常采用B 类或AB类功放电路，以提供较大的输出电流能力。
4. 反馈控制：为了确保微电流放大器的线性度、稳定性和准确性，通常会采用反馈控制技术。
这种技术可以将输出信号与输入信号进行比较，并输出一个误差信号，通过调节放大器的增益或其他参数，使得误差信号趋近于零，从而达到放大器的稳定工作。
总的来说，微电流放大器通过将微弱的电流信号转化为电压信号，并经过放大和输出等阶段，最终实现对微弱电流信号的放大。
同时，通过反馈控制技术，可以提高放大器的性能和稳定性。
微电流测量电路设计
微电流测量电路设计一、微电流测量电路的基本原理在微电流测量电路中，通过对微弱电流信号进行放大，可以将微弱电流信号转换成较大的电压信号，然后再通过信号处理电路进行滤波和增益控制，最后输出到显示设备上。
二、微电流测量电路的设计1.选择合适的电流放大器在微电流测量电路中，选择合适的电流放大器是非常重要的。
电流放大器的放大倍数应能够满足实际测量要求，同时还要有良好的稳定性和低噪声特性。
常见的电流放大器包括电流放大器IC、差分放大器、运放等。
选择合适的放大器需要考虑放大倍数、功耗、噪声、带宽等因素。
2.降低噪声和干扰此外，可以采用屏蔽措施、滤波器以及差分放大器等技术手段来抑制干扰和噪声。
3.选择适当的滤波器滤波器的作用是对放大后的电流信号进行滤波，去除不需要的干扰信号和噪声。
常见的滤波器包括低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器等。
在微电流测量电路中，可以根据具体要求选择不同类型的滤波器，比如使用带通滤波器来提取特定频段的信号。
4.增益控制的实现在微电流测量电路中，增益控制是非常重要的功能。
通过调整放大器的增益，可以适应不同范围的微电流测量。
增益控制可以通过调节电压分压电阻、变阻器、放大器的增益设置等方式实现。
5.输出显示电路的设计最后，微电流测量电路的输出显示电路设计也很重要。
通常使用数字显示器、LED灯或模拟表等设备来显示测量结果。
输出显示电路应保证测量结果的准确性和稳定性，同时还需要具备与其他系统进行数据交互的能力。
三、总结通过合理的电路设计和技术手段，可以实现对微弱电流的准确测量和稳定显示，为科学研究和工程应用提供有力支持。
微弱信号检测
4.3.2 相关检测原理
为了将被噪声所淹没的信号检测出来，人们研究各种信号及噪声的规律，发现信号与信号的延时相乘后累加的结果可以区别于信号与噪声的延时相乘后累加的结果，从而提出了“相关”的概念。 由于相关的概念涉及信号的能量及功率，因此先给出功率信号和能量信号的相关函数。
一. 引言
f1(t)与f2(t)是能量有限信号 f1(t)与f2(t)为实函数 f1(t)与f2(t)为复函数 f1(t)与f2(t)是功率有限信号 f1(t)与f2(t)为实函数 f1(t)与f2(t)为复函数
1．时域相关与频域的窄带化技术 利用时域中周期信号的相关性而噪声的随机、不相关性（或弱相关性），通过求取信号的自相关函数或互相关函数，在强噪声背景下提取周期信号的“相关检测”。这相当于在频率中窄带化滤除干扰和噪声。特别适用窄带信号。例如锁定放大器。 2．平均积累处理 对于一些宽带周期信号应用上述方法处理效果不佳，一种根据时域特征用取样平均来改善信噪比并能恢复波形的取样积分器可获得良好探测效果。其基本原理是对于任何重复的（周期性）信号波形，每周期如在固定的取样间隔内取样m次积累则信噪比改善。因为“信号电压幅值为线性叠加”（有规律的周期信号）而“噪声功率为矢量相加”（无规律的随机信号）。
4.3.0 概述 4.3.1 信噪比改善（SNIR） 4.3.2 相关检测原理 4.3.3 锁定放大器 4.3.4 取样积分器
4.3 微弱信号检测
4.3.0 概 述
一.微弱信号检测定义
前面我们讨论了噪声的基本概念，以及降低噪声的一些基本方法，如采用低噪声放大器不会对被探测的辐射信号产生噪声“污染”；但如果光辐射信号非常微弱或者背景噪声或干扰的影响很大，造成通过光电检测放大电路后进入信号处理系统输入端的信噪比已很糟糕，甚至信号深埋于噪声之中，这时要想将信号检测出来，必须根据信号和噪声的不同特点，借助一些特殊的微弱信号检测方法将信号与噪声分离，将信号从噪声中提取出来。
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1.
I/V转换电路结构如图4：
图
同向反向端接地，同向端接入正弦交流微弱电流信号(0.00005A，100HZ)，采用1KΩ电阻，经过I/V转换电路后，根据公式1，理想状态下输出有效电压为70.71mv。如图5所示
图
I/V转换电路运行正常，输出波形如图6所示。
2.
本设计采用三运放差分式放大电路，但有一支路输入为0，故可以省去，采用两个差分式同向放大电路相乘实现放大作用。差分式结构，对共模噪声有很强的抑制作用，同时拥有较高。的输入阻抗和较小的输出阻抗，非常适合对微弱信号的放大。每个差分式放大电路结构如图7所示。
15.06.23-15.06.26
第二周
设计、仿真，撰写、完成专业模块设计报告,验收、考核
15.06.29-15.07.03
四、指导教师评语及成绩评定
指导教师评语:
年 月 日
成绩
指导教师(签字):
第一章课程设计的目的
课程设计是学生理论联系实际的重要实践教学环节，是对学生进行的一次综合性专业设计训练。通过课程设计使学生获得以下几方面能力，为毕业设计（论文）奠定基础。
二、方案论证
具体工作方式：I\V转换电路将微弱电流转换成电压，通过三运放放大电路放大后，其输出电压与正弦高频电压相乘得到高频载波信号，同时正弦高频电压通过电压比较器转换为方波，两者输入开关式相敏检波电路，经过二阶低通滤波器后得到输出电压。
由于本电路检测的是微弱电流信号，顾采用了频率为100HZ，电流为0.00005A的输入电流。I/V转换器采用1kΩ的电阻，电流经I/V转换器后，电流信号变为电压信号，理想状态下为0.1V（峰值电压）。万用表测出的是有效电压，为70.731mv。为方便处理，本文后期将全部采用有效值。同时经过三运放高共模抑制比电路（其中一个前置运放输入为0，故省略，实际中只有两个运放），共放大100倍，理想状态下经过运放后电压为7V。该电压信号以频率为1kHZ的高频交流电压信号为载波信号，与频率为1kHZ的高频交流电压信号经过电压比较器后转换的方波输入相敏检波电路，输出检波信号，检波信号经过二级低通滤波器后得到的电压信号即为最终信号。
图
电压放大器结构合理，准确得实现了电压放大功能。
经I/V转换器后电压（通道B），经一级差分式放大电路后输出电压（通道C）,经二级差分式放大电路后输出电压(通道D)波形对比如图9所示：
图9运算放大电路输入输出电压波形对比
3.
本设计采用开关式相敏检波电路。相敏检波电路是具有鉴别调制信号相位和选频能力的检波电路。其结构如图10所示。
图
同向端输入经电压比较器处理过的方波电压信号，反向端输入的电流由乘法电路处理(由放大后的电压信号与正弦高频电压信号相程)。其中同向端和反向端的高频电压信号由同一信号源产生，两者同频。经过相乘后输出波形如图11所示。
图11相乘电路输出波形
运放电路输出电压（通道C），高频正弦电压信号（10倍频率运放输出电压，通道B），合成信号（通道A）如图12所示。
LM358AD里面包括有一个高增益、独立的、内部频率补偿的双运放，适用于电压范围很宽的单电源，而且也适用于双电源工作方式，它的应用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运放的地方使用。
图1 LM358AD引脚图
三、电路基本结构
图2微弱电流信号检测与放大装置整体结构
图3微弱电流检测与放大电路整体结构
要求：电路要包括电流/电压转换电路，信号放大电路，调制和解调电路，并采用multisim仿真。
三、设计时间及进度安排
设计时间共两周（2015.6.23～2015.7.3）,具体安排如下表：
周安排
设 计 内 容
设计时间
第一周
布置设计任务和具体要求及设计安排；提出设计思路和初步设计方案、根据设计方案，进行具体的设计，根据指导意见，修改具体设计；仿真实现设计要求，指导、检查完成情况。
专业模块课程设计说明书
（测控技术与仪器专业）
微弱电流信号的检测和放大电路
学生学号：
学生姓名：
专业班级：
指导教师：
职称：
起止日期：2015.6.23～2015.7.3
机电工程学院
专业模块课程设计任务书
一、设计题目：
二、设计任务及要求
任务：设计电路实现对微弱电流信号的检测与放大，将微弱电流信号转换成有用的电压信号。
1．进一步巩固和加深学生所学一门或几门相关专业课（或专业基础课）理论知识，培养学生设计、计算、绘图、计算机应用、文献查阅、报告撰写等基本技能；
2．培养学生实践动手能力及独立分析和解决工程实际问题的能力；
3．培养学生的团队协作精神、创新意识、严肃认真的治学态度和严谨求实的工作作风。
第二章
课程设计说明书正文
图7同向比例运算放大电路
同向输入端和反向输入端输入电阻都为1kΩ，反馈电阻为9kΩ，每个差分式同向放大电路可放大电压10倍，共实现100倍的放大作用。理想状态下，经过第一个差分式放大电路后输出电压为700mv，经过第二个差分式放大电路后输出电压为7V。实际情况下，经第一个差分式放大电路后输出电压为706.949mv，经第二个差分式放大电路后输出电压为7.068V，处于合理方位内。结果如图8所示（从左至右依次为输入电压、一级运放后放大电压、二级运放后放大电压）
图12相乘电路输出前后对比图
பைடு நூலகம்为何不采用包络检波电路？
答：包络检波有两个问题：一是解调的主要过程是对调幅信号进行半波或全波整流，无法从检波器的输出鉴别调制信号的相位。第二，包络检波电路本身不具有区分不同载波频率的信号的能力。对于不同载波频率的信号它都以同样方式对它们整流，以恢复调制信号，这就是说它不具有鉴别信号的能力。为了使检波电路具有判别信号相位和频率的能力，提高抗干扰能力，需采用相敏检波电路。
一、任务的提出
很多情况下，我们在应用中采集的往往是微弱电流信号，而微弱电流信号很难直接使用，所以对微弱电流信号的检测与放大，在科学研究和军事等领域有广泛的应用。微弱电流信号检测放大的一般办法是通过I\v转换器件将微弱的电流信号转换成为电压信号，然后再通过电路放大，最后利用低通滤波器，滤除混杂在信号中的高频噪声。
经过相敏检波输出电压为4.327V，输入输出电压如图13所示。
图
经过相敏检波电路的波形如图14所示：