低电平信号检测的直流放大电路设计.pdf

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1、2014矩仪表技术与传感器2014第6期InstrumentTechniqueandSensorNo．6低电平信号检测的直流放大电路设计陈龙娇，赵继敏(上海交通大学电气工程系，上海200240)摘要：由于微弱信号的特殊性，在低信噪比环境下很难提取有用信号，基于调制解调放大原理，利用场效应管(MOS-FET)调理输入信号，设计了低电平信号检测的直流放大电路，具有低温漂、低噪音、高输入阻抗、高增益和高稳定性的特点。通过仿真测试，放大器稳定时间约为2S，灵敏度达到0．1V．对于设计中的主要问题，如系统干扰、放大器的漂移和噪声等问题做

2、了一定的分析并给出了解决措施。关键词：低电平信号检测；调制解调放大电路；场效应管；干扰；噪声中图分类号：TN7文献标识码：A文章编号：1002—1841(2014)06—0039—03DesignofDCAmplifierCircuitforMeasuringLowLevelSignalCHENLong-jiao，ZHAOJi—rain(Department．ElectricalEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200240，China)Abstract：Becaus

3、eoftheparticularitiesofweaksignal，itisdifficulttopickuptheusefulsignalfromlowSNRcircumstance．Basedontheprincipleofmodulationanddemodulationamplifier，fieldeffecttransistor(MOSFET)isusedtoregulatetheinputsig—ha1．ThispaperdesignstheDCamplifiercircuitforlowlevelsignal，w

4、hichpossessesfollowingfeatures：lowtemperaturedrift，lownoise，highinputimpedance，highgainandhighstability．Throughthesimulationtest，theresponsetimeofthisamplifierisabout2sandthesensitivityissetto0．1IxV．Forthemainproblemsofdesign，suchasthesysteminterferenceandthedriftan

5、dnoiseofam—plifier，thispaperanalyzedthecauseandgavethesolutions．Keywords：lowlevelsignalmeasurement；modulationanddemodulationamplifiercircuit；MOSFET；interference；noise0引言在一些敏感元件或小电阻率器件的检测过程中，由于测试电流不能过大，许多参数的测量最终都要归结为直流低电压信号的测量。低电压信号是微弱信号，微弱信号检测技术研究的重点是如何从强噪声中提取有用信号，探

6、索采用新技术和新方图1直流放大器原理图法来提高检测系统输出信号的信噪比⋯。由于低电压信号幅值很小，需要对信号进行低噪声放大处理后才可以测量，所以采用调制解调放大原理，针对温漂和噪声抑制等问题，设计了一种低噪声的直流放大电路，测量误差在0．1V以内。1工作原理直流放大器的基本原理框图如图1所示，低电压信号U通过传感器获得，由低噪声调制电路(MOS—FET斩波管)将直流输入电压信号变换成交流信号，经过输入变压器隔离并升压图2调制波方波发生器实现无源电压放大，再由交流放大器高倍率放大已调信号，然由于电容的积分效应，会造成输出方波的前

7、后沿较大，所后通过同步解调电路，将放大了的交流信号相敏解调复原成直以加入T1、T4对输出方波整形放大，从二者集电极取出较为理流信号，低噪声滤除波纹后输出放大后的直流信号．整个放想的方波分别控制调制器和解调器动作。大电路还要通过精密电阻构成的反馈网络进行反馈闭环，稳定2．2调制解调放大电路工作点并优化输出波形。由于测量的电压信号非常低，斩波后得到的交流信号幅值2放大电路设计没有变化，依然很小，直接进行有源放大的话引入的输入噪声2．1调制波电路将远高于测量信号，所以必须采用输入变压器先放大交流信调制波方波发生器电路如图2所示，三极

8、管使用超高频号，再进行下一步有源放大。NPN型半导体三极管3DK2B。图中、B构成多谐振荡器，振通过引入输入变压器升压并耦合至交流放大电路，实现了荡频率约为400Hz。无源电压放大，无源电压放大要比有源电压放大引入的噪声电压小的多，因而提高了输入电压信号的信噪比；同时由于调制