微弱电流信号的检测和放大电路

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1、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：专业模块课程设计任务书一、设计题目：微弱电流信号的检测和放大电路二、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。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

2、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):-1-目录专业模块课程设计任务书1一、设计题目：微弱电流信号的检测和放大电路1二、设计任务及要求1三、设计时间及进度安排1四、指导教师评语及成绩评定1第一章课程设计的目的1第二章课程设计说明书正文2一、任务的提出2二、方案论证2三、电路基本结构3四、电路的设

3、计与实现31.IV转换电路32.电压放大电路53.相敏检波电路74.电压比较器105.低通滤波器11五、试验调试及结果的分析14结论15参考文献15第一章-1-专业模块课程设计说明书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。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

4、．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。-15-专业模块课程设计说明书课程设计说明书正文一、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Iv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。二、方案论证具体工作方式：IV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

5、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1kH

6、Z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。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1LM358AD引脚图-15-专业模块课程设计说明书三、电路基本结构调制低通滤波器调制/解调电路放大电压放大电路微弱I/V转换模块微弱信号电压电压电流图2微弱电流信号检

7、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四、电路的设计与实现1.IV转换电路I/V转换电路结构如图4：-15-专业模块课程设计说明书图4I/V转换电路同向反向端接地，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所示公式1图5I/V转换电路输出电压I/V转换电路运行正常，输出波形如图6所示。-15-专业模块课程设计说明书图6I/V转换电路输出电压波形1.电压放大电路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

8、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