纳伏级微弱信号放大电路的设计
测量微弱信号的放大电路设计要点与技巧
测量微弱信号的放大电路设计要点与技巧测量微弱信号是科研领域中常见的实验任务之一，而放大电路设计则是实现这一目标的关键。
在本文中，我将探讨一些测量微弱信号的放大电路设计要点和技巧，希望能为科研工作者提供有益的指导。
首先，了解信号的性质至关重要。
微弱信号通常在低频范围内，并且很容易受到环境干扰。
因此，在设计放大电路时，要考虑选择适当的频率带宽。
一般来说，带宽应该比信号频率的两倍高，这样能够有效地避免高频噪声的干扰。
其次，选择合适的放大器是成功设计放大电路的关键。
低噪声放大器是测量微弱信号的理想选择，因为它们能够增加信号的幅度同时减少噪声的干扰。
常见的低噪声放大器包括运算放大器和差动放大器。
运算放大器广泛应用于各种测量仪器中，而差动放大器则在抵抗共模噪声方面表现出色。
此外，合理设置放大器的增益也是非常重要的。
过高的增益可能会引入更多的噪声，因此需要在信号幅度和噪声干扰之间寻找一个平衡点。
经验表明，设置适当的增益可以确保信号得到放大，同时保持噪声干扰的最低程度。
在设计放大电路时，还需要注意地线的布局和连接。
地线是将电路与外界连接的重要通道，不良的地线布局可能导致干扰信号的引入。
因此，要确保地线布线短小粗直，尽量减少环路面积，以减少可能引入的噪声干扰。
此外，选择合适的滤波器也是测量微弱信号的成功关键之一。
滤波器能够消除信号中的杂散噪声，从而提高信噪比。
常见的滤波器类型包括低通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。
不同的信号频率需要不同类型的滤波器，因此在设计放大电路时要仔细选择合适的滤波器。
最后，校准和调整放大电路也是设计过程中的关键环节。
由于不同的器件走线、元件容差等原因，放大电路可能存在一些偏差。
因此，需要通过校准和调整来保证放大电路的准确性和稳定性。
校准过程中需要使用特定的校准仪器和设备，例如示波器和信号发生器。
综上所述，设计测量微弱信号的放大电路需要特别关注信号性质、放大器选择、增益设置、地线布局、滤波器选择和校准调整等方面。
将毫伏信号放大到0-5v电路设计
将毫伏信号放大到0-5v电路设计将毫伏信号放大到0-5V电路设计一、引言在电子电路设计中，有时需要将毫伏级别的信号放大到0-5V的范围内，以满足后续电路的要求。
本文将介绍一种常见的方法，通过运算放大器实现毫伏信号的放大。
二、电路设计1. 运算放大器运算放大器是一种常用的电子元件，具有高增益和低失调特性。
在本电路设计中，可以使用运算放大器将毫伏信号放大到所需的0-5V 范围。
常见的运算放大器有LM741、OPA2134等。
2. 反馈电阻为了实现放大功能，需要在运算放大器的输入端和输出端之间加入一组反馈电阻。
反馈电阻的选择需要根据具体的放大倍数来确定。
一般情况下，可以通过以下公式计算反馈电阻的取值：放大倍数 = 1 + R2 / R1其中，R1为输入电阻，R2为反馈电阻。
3. 电源电压在电路设计中，还需要考虑电源电压的选择。
运算放大器一般需要正负电源供电，常见的电源电压为±15V。
如果需要放大的信号范围较小，也可以选择较小的电源电压。
4. 输出级为了将放大后的信号限制在0-5V范围内，可以在运算放大器的输出端接入一个输出级。
常见的输出级包括电阻分压电路和运放输出级。
电阻分压电路可以通过调整电阻的取值来实现输出电压的范围控制。
三、实例分析假设有一个毫伏级别的信号需要放大到0-5V范围内，放大倍数为10倍。
根据放大倍数的计算公式，可以得到R2 / R1 = 9。
为了方便计算，可以选择R1为10kΩ，那么R2可以选择为90kΩ。
接下来，根据电路设计原理，可以选择一个适当的运算放大器和电源电压。
假设选择LM741运放和±15V电源电压，可以完成整个电路的设计。
四、实验验证为了验证电路设计的正确性，可以进行实验验证。
首先将毫伏信号作为输入信号，接入运算放大器的非反相输入端。
然后将反馈电阻和运算放大器的输出端相连，形成反馈回路。
最后，在运算放大器的输出端接入输出级，将放大后的信号限制在0-5V范围内。
微弱信号放大电路设计
微弱信号放大电路设计1. 引言微弱信号放大电路是一种常见的电子电路设计，用于将输入信号放大到足够大的幅度以供后续处理或分析。
本文将详细讨论微弱信号放大电路的设计原理、常用电路结构以及一些注意事项。
2. 设计原理在微弱信号放大电路设计中，主要考虑的是信号放大的增益和电路的噪声特性。
通常情况下，微弱信号放大电路采用放大器作为主要元件，通过控制放大器的增益来实现信号的放大。
2.1 放大器的工作原理放大器的工作原理是利用电子器件（如晶体管、运放等）的非线性特性，将输入信号的小幅度变化转化为输出信号的大幅度变化。
放大器通常由输入级、中间级和输出级组成，其中输入级负责将输入信号转换为小幅度变化的电压，中间级将小幅度变化的电压放大到一定程度，而输出级则进一步放大并驱动负载。
2.2 增益和频率响应在微弱信号放大电路设计中，增益和频率响应是两个重要的参数。
增益表示电路将输入信号放大的倍数，通常以分贝（dB）为单位表示。
频率响应则描述了放大器对不同频率信号的放大程度，一般以频率-增益图形式表示。
3. 常用电路结构微弱信号放大电路可以采用多种不同的电路结构，下面介绍几种常见的结构。
3.1 基本放大器电路基本放大器电路是最简单的放大器结构，包括输入电阻、输入耦合电容、放大器和输出耦合电容。
这种电路结构适用于较低频率的信号放大。
3.2 双射极放大器双射极放大器是一种常用的放大器结构，具有高的增益和宽广的频率响应。
它由两个共射极晶体管组成，通过负反馈来提高线性度和稳定性。
3.3 差分放大器差分放大器由两个双射极晶体管组成，具有良好的抗干扰能力和共模抑制比。
差分放大器常用于抗干扰要求较高的放大场合。
4. 注意事项在设计微弱信号放大电路时，需要注意以下几点：4.1 输入信号的幅度微弱信号放大电路的输入信号幅度通常较小，需要选择合适的放大倍数以保证输出信号的可靠性。
4.2 电源噪声和干扰电源噪声和干扰可能会影响放大器的性能，设计时应注意选择低噪声的电源和合适的滤波电路来抑制噪声和干扰。
微小信号放大电路设计
微小信号放大电路设计微小信号放大电路是一种用于放大微小的电子信号的电路，它具有高增益、低失真、低噪声等特点。
它可以有效地将微弱的信号放大到可以被人类感知的水平，以便进行测量、分析和显示。
它在通信、测量、电子计算机、医学诊断装置等领域中都起着重要的作用。
微小信号放大电路设计一般包括输入电路、放大电路、输出电路三个部分。
输入电路用于将外界信号转换成电能，放大电路用于放大输入信号，而输出电路则用于将放大后的信号输出到外界。
在设计微小信号放大电路时，需要考虑到以下几个因素：1. 增益：所设计的放大电路的增益是多少？可以根据具体应用情况来确定增益的大小，一般来说，如果要放大微小的信号，则增益越高越好。
2. 失真：由于放大电路的存在，会导致信号的失真，这是不可避免的，因此，在设计时，应注意尽量降低失真的大小。
3. 噪声：放大电路的噪声也是必须考虑的因素，一般来说，噪声应尽量减小，以免影响信号的质量。
4. 稳定性：放大电路的稳定性也是必须考虑的因素，如果放大电路的稳定性差，则会导致信号的不稳定，影响信号的质量。
在设计微小信号放大电路时，应根据具体应用的要求，综合考虑上述几个因素，以保证信号放大后的质量满足应用要求。
常用的微小信号放大电路有放大器、双稳放大器、电流放大器等，它们都可以有效地放大微小的信号。
放大器是一种常用的微小信号放大电路，它具有较高的增益，低失真、低噪声等特点。
它可以有效地放大微弱的信号，使其达到可以被人类感知的水平，以便进行测量、分析和显示。
双稳放大器是一种新型的微小信号放大电路，它具有高增益、低失真、低噪声等特点。
它通过双稳技术，可以有效地抑制输出信号的抖动，从而改善信号的质量。
电流放大器是一种特殊的微小信号放大电路，它可以将输入电压变换成电流，从而放大微小的信号。
它具有高增益、低失真、低噪声等特点，可以有效地提高信号的质量。
微小信号放大电路的设计是一项复杂的工作，需要考虑到多种因素，如增益、失真、噪声、稳定性等，以保证信号放大后的质量满足应用要求。
纳伏级微弱信号放大电路的设计
纳伏级微弱信号放大电路的设计摘要：从当前我国通信行业发展情况来看，其为工程测量工作开展奠定了坚实基础，纳伏级微弱信号放大电路的设计可以实现对信号有效调理，并且降低噪声，其主要运用了多级放大电路的组态形式，并且利用仿真软件对系统噪声进行了分析，使得信噪比得到改善。
基于此，本文也尝试对纳伏级微弱信号放大电路设计进行了深入探讨。
关键词：纳伏级微弱信号；放大电路；设计随着我国科技水平的不断提升，对于微弱信号检测技术的研究不断深入，弱光检测技术、微振动检测技术以及低电平电压检测技术等等进入到人们视野。
由于被检测目标信号极其微弱，如果运用普通的电子器件对其进行检测操作，往往存在较为严重的误差，这也使得最终的检测结果浮动范围不符合要求，这时候则需要运用微弱信号检测技术，其主要是通过放大器来保证其输入阻抗得以提升，而输出阻抗则尽可能降低。
目前来看，在开展弱信号检测工作时，不仅对检测器件有很高的要求，同时也对待测信号的动态范围以及响应速度有严格要求，只有保证其各方面要求符合标准，才能使最终检测结果准确性得到保证。
1.关于微弱信号及其检测的基本简介对于微弱信号检测来说，其在实际开展过程中，主要是利用电子学以及物理学等方法来尽可能恢复被噪声所掩盖的微弱信号，从而达到提取信号以及运用信号的目的。
从当前我国微弱信号检测技术发展情况来看，其主要是从提高检测系统输出信号的信噪比入手，从而实现对现有微弱信号的放大。
通常情况下，在开展微弱信号检测工作时，前置放大器是噪声引入的主要部件之一，因此在进行微弱信号检测设计时，首先应该注意保证第1级的噪声系数足够小，这样才能使最终检测准确性得到保证。
在对整个检测电路的噪声系数进行控制时，应该以前置放大器的噪声系数为基础，由此可以看出，系统前置放大器的选择以及相关电路设计非常重要，直接关系到后续各项检测工作的开展。
当前，微弱信号检测电路的基本结构为：微弱电压信号——电压放大电路——带通滤波电路——A/D转换电路。
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。
一种微伏级信号放大电路的设计
一种微伏级信号放大电路的设计
石小萍;陈丁;王钰
【期刊名称】《电讯工程》
【年(卷),期】2014(000)001
【摘要】为了解决噪声对微伏级信号的干扰，便于提取有用信号和提供后级处理，提出一种微伏级信号放大电路系统。
系统主要由放大、滤波及隔离输出三部分组成。
输入部分采用共模抑制比很高的小信号放大器；滤波电路由二阶低通滤波以及
50Hz陷波器组成，可有效滤除高频噪声及市电工频的干扰；中间和末级放大采用常见的同相比例放大器进行信号的进一步放大；隔离输出部分采用线性度很高的光电隔离电路。
经验证：总体电路放大增益高，对10μV以上信号放大效果良好，避免了信号失真，以及高频噪声和50Hz市电的干扰，可满足后级采集电路的信号输入要求。
【总页数】4页(P21-24)
【作者】石小萍;陈丁;王钰
【作者单位】陕西黄河集团有限公司设计研究所,陕西西安710043
【正文语种】中文
【中图分类】TN86
【相关文献】
1.一种微伏信号滤波放大电路的设计 [J], 张文辉;王文博;陈丁
2.纳伏级微弱信号放大电路的设计 [J], 安慰东;刘杰;包德州;刘平安
3.一种微伏信号滤波放大电路的设计 [J], 梁运启
4.微伏级直流电压信号放大电路设计 [J], 闫岩;行鸿彦
5.一种微小信号放大器电路的设计 [J], 秦德乐; 梁蓓; 马奎; 贾明俊
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微伏级直流电压信号放大电路设计
微伏级直流电压信号放大电路设计作者：闫岩行鸿彦来源：《现代电子技术》2017年第14期摘要：针对微伏级直流电压信号测量过程中存在信噪比低、测量精度不高和抗干扰能力差的问题，设计一种以TLC2652为核心器件的放大测量电路，实现了对5～45 μV范围内电压信号的精准放大。
电路采用低通滤波电路、陷波电路降低内部噪声与外部干扰；采用隔离电路，隔离测量端对采集端的影响；采用线性稳压芯片进行电源模块的设计，提高测量精度并降低功耗。
经仿真实验验证，说明所设计的微伏级直流电压信号放大电路具有抑制共模干扰、抑制温漂、稳定性好、抗干扰性强等特点，测量精度达到0.044%。
关键词：信号放大电路；放大测量电路；低通滤波电路；影响隔离中图分类号： TN721+.5⁃34； TM930 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2017）14⁃0149⁃05Abstract： In view of the facts that the low signal⁃to⁃noise ratio， poor anti⁃interference ability and low measurement accuracy exist in the measuring process of microvolt⁃level DC voltage signal， an amplifying measurement circuit taking TLC2652 as its core device is proposed in this paper to realize precision amplification of voltage signals （5～45 μV）. The low⁃pass filtering circuit and band⁃stop circuit are adopted to reduce its internal noise and external interference. The isolation circuit is adopted to isolate the effect of the measuring end on the collection end. The linear regulating chip is used in power module design to improve the measurement accuracy and reduce power consumption. The simulation experiment result proves that the amplifying measurement circuit for microvolt⁃level DC voltage signal can suppress common mode interference and temperature drifting， has good stability and strong anti⁃interference， and its accuracy can reach to 0.044%.Keywords： signal amplifying circuit； amplification measuring circuit； low⁃pass filtering circuit； influence isolation0 引言信号检测是人们在当今时代获取信息的重要途径。
纳伏信号放大电路设计
纳伏信号放大电路设计引言：纳伏信号放大电路是一种常用的电子电路，用于放大微弱的纳伏电压信号。
在很多应用中，如传感器信号放大、生物信号测量等领域，纳伏信号放大电路起到了至关重要的作用。
本文将介绍纳伏信号放大电路的设计原理、常用的放大电路结构和一些注意事项。
一、设计原理：纳伏信号放大电路的设计原理基于放大器的工作原理。
放大器是一种能够放大电压、电流或功率的电子器件。
纳伏信号放大电路通常使用放大器将微弱的输入信号放大到合适的幅度，以便后续的处理和分析。
二、常用的放大电路结构：1. 运算放大器放大电路：运算放大器是一种常用的放大电路，它具有高增益、低失真、输入阻抗高等特点。
在纳伏信号放大电路中，可以使用运算放大器来放大输入信号。
常见的运算放大器放大电路有反馈放大电路、差分放大电路等。
2. 仪器放大器放大电路：仪器放大器是一种专门用于放大微小信号的放大器。
它具有高精度、低噪声、高共模抑制比等特点。
在纳伏信号放大电路中，仪器放大器广泛应用于传感器信号放大、生物信号测量等领域。
3. 运算放大器与仪器放大器结合的放大电路：在一些对信号质量要求较高的应用中，可以将运算放大器和仪器放大器结合起来使用，以实现更好的放大效果。
这种结合的放大电路既具有运算放大器的高增益特点，又具有仪器放大器的高精度特点。
三、注意事项：1. 噪声控制：在纳伏信号放大电路设计中，噪声是一个重要的考虑因素。
要注意选择低噪声的元器件，并合理布局电路，以减少噪声的干扰。
2. 输入阻抗：纳伏信号放大电路的输入阻抗应尽量大，以避免对输入信号的干扰。
可以使用高输入阻抗的运算放大器或仪器放大器来实现。
3. 输出电压范围：纳伏信号放大电路的输出电压范围应适当选择，以保证放大后的信号不会超出后续处理电路的工作范围。
4. 温度漂移：纳伏信号放大电路的温度漂移对于一些需要高精度的应用来说是一个重要的考虑因素。
要选择具有较小温度漂移特性的元器件，并进行温度补偿。
5. 电源稳定性：纳伏信号放大电路对电源的稳定性要求较高，要选择稳定性好的电源，并采取合适的电源滤波措施。
微弱信号放大电路的设计
微弱信号放大电路的设计一、引言微弱信号放大电路是电子工程中非常重要的一个领域，因为很多传感器所产生的信号都非常微弱，需要通过放大电路来增强信号的幅度，以便于后续的处理和分析。
本篇文章旨在介绍微弱信号放大电路的设计方法和注意事项。
二、基本原理微弱信号放大电路的基本原理是利用放大器将输入信号的幅度增加到需要的水平。
一般来说，放大器有两种基本类型：单极性和双极性。
单极性放大器只能将正半周期或负半周期中的一个进行放大，而双极性放大器则可以将整个周期都进行放大。
在设计微弱信号放大电路时，需要考虑到以下几个因素：1. 噪声：由于输入信号非常微弱，所以任何形式的噪声都会对输出结果产生影响。
因此，在设计中需要采取措施来降低噪声。
2. 带宽：为了保证输出结果尽可能真实地反映输入信号，需要确保电路具有足够宽的带宽。
3. 稳定性：由于环境条件可能发生变化，比如温度、湿度等，因此需要确保电路的稳定性。
三、微弱信号放大电路的设计步骤1. 确定输入信号的幅度和频率范围：这可以帮助确定放大器的增益和带宽。
2. 选择合适的放大器类型：根据输入信号的特点和需求，选择单极性或双极性放大器。
3. 计算放大器的增益：根据输入信号的幅度和输出信号要求的幅度，计算出所需的增益。
4. 计算放大器的带宽：根据输入信号的频率范围和输出信号要求的频率范围，计算出所需的带宽。
5. 选择合适的元件：根据放大器类型、增益和带宽要求，选择合适的元件，比如运算放大器、电容、电阻等。
6. 进行仿真和测试：使用仿真软件或实际测试来验证设计结果是否符合要求。
四、微弱信号放大电路设计中需要注意的事项1. 噪声控制：在设计中需要采取措施来降低噪声。
比如可以使用低噪声元件、减小元件之间连接线路长度等方法。
2. 稳定性控制：由于环境条件可能发生变化，比如温度、湿度等，因此需要确保电路的稳定性。
可以采用负反馈等方法来增强电路的稳定性。
3. 元件选择：在选择元件时需要考虑到元件的参数是否符合要求，比如电容的容值、电阻的阻值等。
微弱信号放大电路设计
这样整个电路多级串联放大器的噪声系数才会比较
信 号 的 大 概 频 率 范 围 ，为 减 轻 后 续 数 据 分 析 系 统
[4]
的 压 力 ，该 设 计 在 前 置 放 大 电 路 之 后 加 入 了 一 个
[5]
小 。多级放大器的总噪声系数计算公式为 ：
Nf = Nf 1 +
Nf 2 - 1 Nf 3 - 1
为 了 提 高 电 路 的 信 噪 比 以 及 排 除 干 扰,设 计 时
大电路决定。由级联放大器的低噪声原理 [3]，一般要
最 好 用 滤 波 器 对 差 分 放 大 后 的 信 号 进 行 处 理 ，这
求前置放大电路的增益要尽可能大且具有低噪声，
部 分 是 噪 声 抑 制 关 键 性 的 一 步 [8] 。 由 于 已 知 待 检
个滤波器部件的响应由 3 个外部电阻器采用简单
数小, 也希望增益大, 以便减小后级噪声的影响。
由于具有仪表放大器输入结构的差分放大电路
[6]
的 设 计 公 式 针 对 中 心 频 率 、Q 值 和 增 益 进 行 设
置。每个二阶滤波器部件提供低通和带通输出。
对共模输入信号有很强的抑制能力 ，对差模信号的
该 设 计 采 用 高 精 度 仪 表 放 大 器 INA828 来 做 前
置放大电路设计，此放大器可通过单个外部电阻器
在 1~1 000 倍范围内设置增益。由于采用新的超β输
入晶体管（这些晶体管可提供极低的输入失调电压、
失调电压漂移、输入偏置电流以及输入电压和电流
该电路利用凌力尔特公司免费提供的滤波器设
28~32 kHz，起伏为-3.55 dB，阻带衰减为-48.36 dB。
噪声），该器件可提供出色的精度。其电路如图 2 所
一种微伏信号滤波放大电路的设计
⼀种微伏信号滤波放⼤电路的设计·设计分析作者简介：张⽂辉（1982-），男，⼯学硕⼠，助理⼯程师，研究⽅向：地空制导雷达系统总体设计。
⼀种微伏信号滤波放⼤电路的设计张⽂辉王⽂博陈丁(西安黄河机电有限公司设计研究所，陕西西安 710043）摘要：为了解决噪声对微伏级信号的⼲扰，便于提取有⽤信号和提供后级处理，提出⼀种微伏信号滤波放⼤电路⽅案。
系统主要由放⼤、滤波及隔离输出三部分组成。
经验证：电路放⼤增益⾼,对10µV以上信号放⼤效果良好,避免了信号失真,以及⾼频噪声和50Hz市电的⼲扰，可满⾜后级采集电路的信号输⼊要求。
关键词：微伏信号；放⼤；滤波；光电隔离1 引⾔通常，⽣物电及其它精密传感器输出信号极为微弱（1µV～100µV），且含有⼤量⾼频噪声以及交流供电⽹的50Hz⼯频将造成了信噪⽐极低不利情况。
为了便于后端仪器设备或者电路对这些微伏级信号进⾏处理，必须对杂波进⾏滤波且微伏也必须进⾏放⼤且不失真。
介绍了⼀种微伏信号放⼤电路，可将微伏信号放⼤为伏特级信号，且保证信号放⼤不失真。
2 电路设计由于输⼊信号为微伏级信号，显然不在后端ADC电路⼯作范围内（0～10V），因此放⼤电路的增益应该很⼤。
但实现⾼增益必须要进⾏多级放⼤才可实现，随着放⼤级数增多，势必也带来很多杂波。
因此输⼊信号采⽤屏蔽电缆送进输⼊级放⼤后，⾸先进⾏低通滤波后，再输⼊到中间级放⼤电路，⽽后进⾏⾼频噪声和市电50Hz降噪处理。
经过输出级放⼤进⾏第三级放⼤再次了提⾼增益，最后通过光电隔离装置将前后级隔离，避免相互⼲扰且具有保护作⽤。
此⽅案的电路提供86dB的增益及0.15~100Hz 的通频带宽范围[1]。
该系统组成为如图1所⽰：2.1 放⼤电路此放⼤滤波电路采⽤三级放⼤形式的⽅案，第⼀级放⼤级电路输⼊端接⼊是有传感器所采样到的微伏级信号，在100µV 以下，且含有⼤量杂波.输⼊级放⼤电路决定了到整个⽅案性能，因此才会有⾼精度、⾼稳定性、⾼输⼊阻抗、⾼共模抑制⽐、低噪声和强抗⼲扰能⼒等性能。
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。
微弱信号检测的前置放大电路设计
微弱信号检测的前置放大电路设计精准农业主要是依据实时猎取的农田环境和农作物信息，对农作物举行精确的浇灌、施肥、喷药，最大限度地提高水、肥和药的利用效率，削减环境污染，获得最佳的经济效益和生态效益。
农田环境和农作物信息的精确猎取取决于牢靠的生物传感技术。
如常规精准灌溉主要关注空气的温度、湿度和土壤的含水量，利用这些参数的变幻控制对农作物的浇灌，而作物自身产生的一些信号能够更精确的反映其自身的生理情况，通过检测这些信号控制灌溉可以使浇灌更精确。
目前精准浇灌技术正朝着以环境信息和农作物生理信息相结合为控制依据的方向进展，为此各种生物如植物电信号传感器、植物茎流传感器等应运而生。
但普通作物自身生理情况产生的信号极其微弱，往往信号只能达到纳安级，信号也只能达到微伏级。
为有效的利用这些信号，应首先对其举行调理，本文按照植物生理信号的特点设计了适合此类微弱信号检测的前置放大。
2、电路基本结构生物传感器所产生的信号普通为频率较低的微弱信号，检测不同的植物生理参数，可能得到电压或电流信号。
对于电流信号，应首先把电流信号转换成为电压信号，通过放大电路的放大，最后利用低通，滤除混杂在信号中的高频噪声。
微弱信号检测前置放大电路的整体结构1。
考虑到传感器产生的信号十分微弱，很简单受到噪声的污染，所以放大电路挑选仪表放大器结构。
仪表拥有差分式结构，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，十分适合对微弱信号的放大。
另外为了使输出电压在高频段以更快的速度下降，提高滤除噪声的能力，这里挑选了二阶低通滤波器。
微弱信号检测前置放大电路原理图2。
生物传感器产生的生物信号通常具有很大的第1页共5页。
微伏级直流电压信号放大电路设计
微伏级直流电压信号放大电路设计闫岩;行鸿彦【摘要】针对微伏级直流电压信号测量过程中存在信噪比低、测量精度不高和抗干扰能力差的问题,设计一种以TLC2652为核心器件的放大测量电路,实现了对5～45 μV范围内电压信号的精准放大.电路采用低通滤波电路、陷波电路降低内部噪声与外部干扰;采用隔离电路,隔离测量端对采集端的影响;采用线性稳压芯片进行电源模块的设计,提高测量精度并降低功耗.经仿真实验验证,说明所设计的微伏级直流电压信号放大电路具有抑制共模干扰、抑制温漂、稳定性好、抗干扰性强等特点,测量精度达到0.044％.%In view of the facts that the low signal-to-noise ratio,poor anti-interference ability and low measurement accuracy exist in the measuring process of microvolt-level DC voltage signal,an amplifying measurement circuit taking TLC2652 as its core device is proposed in this paper to realize precision amplification of voltage signals (5～45 μV).The low-pass filtering circuit and band-stop circuit are adopted to reduce its internal noise and external interference.The isolation circuit is adopted to isolate the effect of the measuring end on the collection end.The linear regulating chip is used in power module design to improve the measurement accuracy and reduce power consumption.The simulation experiment result proves that the amplifying measurement circuit for microvoh-level DC voltage signal can suppress common mode interference and temperature drifting,has good stability and strong anti-interference,and its accuracy can reach to 0.044％.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2017(040)014【总页数】6页(P149-153,157)【关键词】信号放大电路;放大测量电路;低通滤波电路;影响隔离【作者】闫岩;行鸿彦【作者单位】南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心,江苏南京210044;南京信息工程大学江苏省气象传感网技术工程中心,江苏南京210044【正文语种】中文【中图分类】TN721+.5-34;TM930信号检测是人们在当今时代获取信息的重要途径。
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—
３ 示 】 所 。
Ｒ Ｇ
Ｉ Ｎ
系统时 ， 必须确保第一级的噪声系数足够小。整个 检测电路的噪声系数主要取决于前置放大器 的噪 声系数 ， 而电路百检测的最小信号也主要取决于前 丁 置放大器的噪声。因此 ， 前置放大器 的器件选择
仿真设计， 最终选用Ａ Ｄ公 司的超低噪声差分信号放大芯） Ｄ ２ ， ￣Ａ ６ ０ 放大倍数为１倍， ０ 降低了等效输入噪
声。 计了相应 的 信号调 理 电路 ， 设 采用 多级 放 火 电路 组态 方 式 ， 用 超低 噪声 四运 放 （ Ｐ ７Ａ） 组建 多 运 Ｏ ４０ 来
级带通滤波器， 经过多级滤波、 多级放大， 逐步提高信噪比。 通过实验， 采用不同频段的噪声， 验证Ｓ ＮＲ的 改善情况。 利用Ｍｕ ｉｍ仿真软件对系统噪声进行了分析， ｌｓ ｔｉ 分析结果显示， 在低频段有效地抑制对电路造
Ｉｓｒ ｍｅ ｔｔ ｎ Ａｍｐｉ ｅ ［ ． ｌ ｓＡｎ ｌｇ ｎｔ ｕ ｎａｉ ｏ ｌ ｉｒＯＬ］ Ｄａｌ ： ｏｏ ｆ ａ
成 ３Ｈ 正 弦 波 ，ＸＳ 为 示 波器 ，用来 显 示 输 出 ｚ Ｃ１
４ 系统 噪声分 析
Ｎ 的 Ｍｕ ｉｍ软件能够帮助对电路的噪声 陛 Ｉ ｌｓ ｔｉ 能进行统计分析 嘲 ，它可以将系统 内的所有器 件
信号的波形。仿真结果如图 ｓ 所示 ： ｂ 放大倍数为
１ 倍。 （ ）
｛ Ｉ 具 与解 决 方案 鹦试
ｗ ｈｉ ｈ ｓｔ ａ ｖｏ ｔ ｅ ｅ ｅ ｌ ｃ ｉ ｈｅ Ｎ ｎ ｌｍ ｔ ｒｌ ｖｅ
ＡｎＷ ｅ ｏ ｇ ｉ ｅ ａ ｚ ｏ ，ＬｕＰｎ ａ ｉ ｎ ，Ｌｕ ｉ，Ｂ ｏＤｅｈ ｕ ｉ ｉｇｎ ｄ Ｊ
（ ｃｎ ｌｇ ｓ ｒｈＣｅ ｔｒＣ ｉａ ｅ ｏｅｍ ｏ ｇｎ Ｔｅｈ ｏｏ ｙＲｅ ａｃ ｎｅ， ｈｎ ｔ ｌ ｅ Ｐ ｒ ｕ Ｌ ｇ ｉｇＣＯ， Ｔ Ｘｉ ｎ Ｓ ａｎ ｉ １ ０ １Ｃｈｎ ） Ｌ Ｄ． ’ ， ｈａ ｘ ７ ０ ７ ， ｉａ ａ
２１ ０ ２年 ８月
电 子
测
试
Ａｕ ２０１ ｇ． ２ Ｎｏ， ８
第 ８期
ＥＬＥＣＴＲＯＮＩ Ｃ ＴＥｓＴ
纳伏 级微弱信号放大 电路 的设 计
安 慰东 ， 刘 杰 ， 包德 州 ， 刘 平安 （ 中网石 油集 团测井 有 限公 司技术 中心 ， 陕两 西安 ７０７ ） １０ １
摘 要 ：针 对 １程 测置 领 域 的实际 需 求 ， 计了纳 伏级 微弱 信号 的放 大 电路 ， 二 设 在信 号输入 端 ， 过仿 真 软件 通
公式 为 ：
ｌ ０ Ｋ ＋５
—
—
要由第一级 的放大电路决定。对于差分输入端来
说，会 引入较大的共模干扰，因此对前级的放大
尺
Ｔｓ ｅ ｔＴｏｏ Ｓ＆ Ｓｏｌ ｔｏ ｌ ｕｉｎ
２２ 多级 带通 滤 波 电路 设 计 －
由于整个放大电路的总增益要求是非常高的 ，
而 单个 运 放 增 益 又 不 宜 过 大 ， 以 电路 采 用多 级 所
抑制。最后一级 是跟随输出级，目的是提高驱动 能力，保证信号不会在前放衰减太多。
图 ５ 仿 真 电 路 图 ａ
３ Ｓ 改善 ＮＲ
前放 的一个重要作用就是提高信号 的信噪比，
这 对 后面信 号采 集 工作 有 着 很 重要 的 意义 。在 这 里，通 过 使 用 ３ ， ０ ， ０ ０Ｈｚ １０Ｈｚ ５０Ｈｚ以及 ｌｋ Ｈｚ
滤波电路是两组标准的二阶高通滤波器和两组标 准的二阶低 通滤波器 的组合。每一级提供两倍的
通过仿真软件 Ｍ ｌｓ ｕｔｉ ｉｍ对初级放大电路进行 了仿真， 设置为 ５ ９ Ｏ， 熙 ． 结果如图 ５、图 ５ 所 ４ｋ ａ ｂ 为仿真电路原理图，５ 为仿真结果图。 ｂ
同相 放大 。
ｎ ｉ ａｉ ． ｒ ｕ ｈ ｔ ｅ ｅ ｐ ｒ ｅ ｔ ｕ ｉ ｇ ｔ ｅ ｎ ｉ ｆｄ ｆｅ ｅ ｔｆｅ ｕｅ ｃ ａ ｄ ｏ ｖ ｒ ｙ ｔ ｍｐ ｏ ｅ ｅ ｔｏ ｏ ｓ ｒ ｔｏ Ｔｈ ｏ ｇ ｈ ｘ ｅ ｍ ｎ ， ｓ ｈ ｏ ｓ ｏ ｉ ｒ ｎ ｑ ｎ ｙ ｂ ｎ ｓｔ ｅ ｉ ｈｅ ｉ ｒ ｖ ｍ ｎ ｆ ｅ ｉ ｎ ｅ ｒ ｆ ｔ Ｎ Ｒ ． ｄ ｕ ｉ ｇ ｔ ｅ Ｍ ｕ ｔ ｉ Ｓ ｍ ｕ ａｉ ｎ ｓ ｆ ｒ ｏ ａ Ｍｙ ｅｔ ｅ ｓ ｓｅ ｏ ｓ ｓ Ｅｆ ｃ ｉ ｅｙ ｉ ｈ ｂ ｔ ｌｋ ｎ ｓｏ ｈｅＳ Ａｎ ｓ ｌ ｓ ｎ ｈ ｉ ｍ ｉ ｌｔ ｏ ｔ ｅ ｔ ｎ ｚ ｈ ｔｍ ｎ ｉ ． ｆ ｔ ｌ ｎ ｉ ｉ ａ ｉ ｄ ｆ ｏ ｗａ ｙ ｅ ｅ ｖ ｌ ｎ ｉ ｈ ｏ —ｆｅ ｕ ｎ ｙ ｂ ｎ ｓ ａ ｄ ｔ ｅ ｓ ｎ ｌ ｏ ｎ ｉｅｒ ｔ ａ ｅ ｎ ｉ ｒ ｖ ｒ ｉ ｈ ｒ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅｌ ｗ ｒ ｑ ｅ ｃ ａ ｄ ， ｎ ｉ ａ ｏ ｓ ａ ｉ ｈ ｓ ｅ ｅｎ ｈ ｇ ｔ ｏ ｂ ｍｐ ｏ ｅ ｍｏ ｅ ｈ ｇ ｅ ． Ｋ ｅ ｗ ｏ ｄ ：ｔ ｅ ｗｅ ｋ ｓｇ ａ ｏ ａ ｏ ｔ ｅ ｅ ｅ ｅ ； ｏ ｎ ｉｅ ｄ ｆｅ ｅ ｔ ｌｓ ｎ ｍ ｐ ｉ ｅ ； ｕ ｔ —ｅ ｅ ｌ ｒｎ ； ｙ ｒ ｓ ｈ ａ ｉ ｎ ｌ ｆＮ ｎ ｖ ｌ ｍ ｔｒ ｌｖ ｌ ｌ ｗ ｏ ｓ ｉ ｒ ｎ ｉ ｉ ａ ａ ｌ ｒ ｍ ｌ —ｌ ｖ ｌｆ ｔ ｉ ｇ ａ ｇｌ ｉ ｆ ｉ ｉ ｅ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｆ ｒ ｈ ｃｕｌ ｅｄ ｆｈ ｅ ｆ ｎ ｎ ｅ ｎ ａ ｒ ｇ ｄ ｓ ｎｎ ｎａ ｌ ｃｔ ｎｃ ｃｉ ｏ ａ ｓｒ ｃ： ｏ ｅａｔａ ｎ ｅ ｓ ｅｆ ｌ ｏ ｇ ｅｒ ｇｍｅｓｉ ， ｅｉ ｉｇａ ｍｐｉ ａ ｏ ｉ ｕｔ ｆ ｔ ｏ ｔ ｉ ｄ ｅｉ ｉ ｕｎ ｇ ｉ ｆ ｉ ｒ ｗｅｋ
２ ｏ ８
¨
＜ ８ ∞ ＜ Ｈ
的各类噪声折合到输入端，用等效输入噪声的谱 密度来表示。本文对设计的放大电路进行了噪声
性能 分析 ，分析 结果如 图 ６所示 。
Ｎｏｓ ｐｃ ａＤｅｓｙＣ ｒｅ －Ｖ Ｆ ｉ Ｓ ｅｔ ｌ ｎ ｉ ｕｖｓ ｆ ２Ｏ ｅ ｘ ｔ Ａ￣ － Ｉ ｚ
２ 微弱信 号检测 电路 的设计与仿真
２１ 初 级 放 大 电路 设 计 分 析 ．
在前置放大 电路中，整个系统 的噪声情况主
通 过调 整外 部 电阻 ，可 实现 对增益 的精 掌控 。
由 Ａ ６０ Ｄ ２ 搭建 的初级放大电路如图 ４ 示 ， 所 其放大倍 数可通过调节 Ｒ 进行精确控制，计算 ５
～ 一 生 ． 吼 誊 一 ｒ 黠 。 上 Ｔ 一 。 上
示：
Ｒ１
放 大 电路 组 态 方 式 ，经 过 多级 滤 波 、多级 放 大 ，
逐步提高信噪比。本文采用了— 超低噪声四运放 ＿片 ．
（ Ｐ７Ａ Ｏ ４０ ）来组建多级带通滤波器。设计 的带通
图 ４ 初 级 放 大 电路
的信号作为噪声，ｌ ｚ 的信号作为理想输入 ，计 Ｈ 算 了所设计前置放大电路在这些情况下的信噪比
改善 情 况 。如 表 ｌ 示 ，可 以看 出，大 于 １０Ｈｚ 所 ０
图５ ｂ初级放大电路仿真结果
的噪声信号已经被较好的抑制。
图 ５ 中 Ｘ Ｇ 为信号发生器，输出信号设置 ａ ＦＩ
ａ ｌ ｅ ｉ ｕｔ ｄ ， ｆ ｒ ｌ— ｅ ｅ ｆｔｒ ｇ， ｌ ｌｖ ｌ ｍｐｉ ｉｇ ｇａ ｕｌ ｎ ｒａｉｇｔｅｓ ｎｌｔ ｍｐｉ ｒｃ ｃ ｉ ｍｏ ｅ ａ ｅ ｍｕｔ ｌｖ ｌ ｌ ｉ ｍｕｔ ｅ ｅ ａ ｌ ｎ ， ｒｄ ａｙｉｃｅｓ ｈ ｉ ａ ｏ ｉ ｆ ｒ ｔ ａ ｉ ｅｎ ｉ ｉ ｙ ｆ ｌ ｎ ｇ
子技 术，０９４ （） ２０ ，０２．
高晋 占． 微弱信号检测［ 匕 清华大学出版 Ｍ】 京：
社 ，０ ４ ２０．
楼钢， 李伟， 邓学博 － 信号放大电路设计［ ． ／ Ｊ 、 Ｊ浙 】 江理工大学学报， ０， （） — ． ２ ７ ４６： ４ ０ ２ １
Ａ ｎａ ｏｇ Ｄ ｅ ｃ ，Ｉ Ｌｏ ｏ ｔＬｏ Ｐｏｗ ｅ ｌ ｖｉ ｅｓ ｎｃ． ｗ Ｃ ｓ ， ｗ ｒ
２３ 输 出级 放 大 电路 设 计 ．
输出级的主要作用是提高对后级的驱 动能力。
本文同样采用了Ｏ ４０ Ｐ７Ａ组建了一 －个二级输出级放 大电路。第一级作为一个 一阶的低通滤波器。增 加这一级的原因是在带通滤波后，有 时仍 然会发
现 工 频 干扰 ，加 上 这一级 后 ，工频 干 扰被 很 好 的
ｓ ｎ ｌｗｈ ｃ ｓｔ ｅ Ｎ ａ ｏ ｔ ｅ ｅ ｅ ｅ ．Ｓ ｌ ｃｉ ｇ ａ ｌ ｗ ｉ ｉ ｅ ｅ ｔａ ｓｇ ａ ｍｐ ｉ ｅ ｈ ｐ ｔ ｅ ｕｃ ｈ ｉ ａ ｇ ｉｈ ｉ ｈ ｎ ｖ ｌ ｍ ｔ ｒ ｌ ｖ １ ｅｅ ｔ ｏ ｎｏ ｓ ｄ ｆ ｒ ｎ ｉｌ ｉ ｎ ｌａ ｌ ｒ ｃ ｉ ｏ ｒ ｄ ｅ ｔ ｅ ｎ ｅ ｉ ｆ ｅ ｕ ｖ ｌ ｎ ｎ ｕ ｏ ｓ ．Ａｌｏ ｄ ｓ ｎ ｎ ｈ ｏ ｒ ｓ ｏ ｄ ｎ ｉ ｎ ｌｃ ｎ ｉ ｏ ｉ ｇ ｃ ｒ ｕ ｔ ｑ ｉ ａ ｅ ｔ ｉ ｐ ｔ ｎ ｉｅ ｓ ｅ ｉ ｉ ｇ ｔ ｅ ｃ ｒ ｅ ｐ ｎ ｉ ｇ ｓ ａ ｏ ｄ ｔ ｎ ｎ ｉｃ ｉ，Ｕ ｓ ｈ ｇ ｇ ｉ ｉ ｔ ｅ ｍｕ ｔ—ｓａ ｅ ｎｇ ｌｉ一
Ｖ ｓ
图３ ＡＤ ２ ６ ０内部 结构 图
Ａ ６０ Ｄ ２ 采用了经典的三运放改进设计，差动
输入，单端输出。 Ａ ， ２ １ Ａ 组成了同相高输入阻
图 １ 微 弱信 号 检 测 电 路基 本 结构
抗 的差动输入 ， 并承担了全部的增益放大任务，由 于电路结构对称 ，增益改变时，输入 阻抗不变 。
ＳＮ Ｒ