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1、2012年8月电子测试Aug.2012第8期ELECTRONICTESTNo.8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（中国石油集团测井有限公司技术中心，陕西西安710071）摘要：针对工程测量领域的实际需求，设计了纳伏级微弱信号的放大电路，在信号输入端，通过仿真软件仿真设计，最终选用AD公司的超低噪声差分信号放大芯片AD620，放大倍数为10倍，降低了等效输入噪声。设计了相应的信号调理电路，采用多级放大电路组态方式，运用超低噪声四运放（OP470A）来组建多级带通滤波器，经过多级滤波、多级放大,逐步提高信噪比。通过实验，采用不
2、同频段的噪声，验证SNR的改善情况。利用Multisim仿真软件对系统噪声进行了分析，分析结果显示，在低频段有效地抑制对电路造成影响的各种噪声，信噪比得到了较大的提升。关键词：纳伏级微弱信号；低噪声差分放大电路；多级滤波；信噪比中图分类号:TM932文献标识码:BDesignofanamplificationcircuitofweaksignalwhichistheNanvoltmeterlevelAnWeidong，LiuJie，BaoDezhou，LiuPingan（TechnologyResearchCenter,ChinaPetroleu
3、mLoggingCO,LTD.Xi’an,Shaanxi710071,China）Abstract:Fortheactualneedsofthefieldofengineeringmeasuring,designinganamplificationcircuitofweaksignalwhichistheNanvoltmeterlevel.Selectingalownoisedifferentialsignalamplifierchiptoreducetheequivalentinputnoise.Alsodesigningthecorrespo
4、ndingsignalconditioningcircuit,Usingthemulti-stageamplifiercircuitmode,afteramulti-levelfiltering,multi-levelamplifying,graduallyincreasingthesignaltonoiseratio.Throughtheexperiment,usingthenoiseofdifferentfrequencybandstoverifytheimprovementoftheSNR.AndusingtheMultisimSimula
5、tionsoftwaretoanalyzethesystemnoises.Effectivelyinhibitallkindsofnoiseinthelow-frequencybands,andthesignaltonoiseratiohasbeenimprovemorehigher.Keywords:theweaksignalofNanvoltmeterlevel;lownoisedifferentialsignalamplifier;multi-levelfiltering;SNR52测试工具与解决方案2012.8[3]0引言器共模抑制能力有
6、比较高的要求。所以我们采用了一片AD620来组建初级放大器。微弱信号检测是利用电子学、物理学的方法，AD620是一款低成本，高精度仪表放大器，检出并恢复被噪声掩盖的微弱信号。微弱信号检仅需要一个外部电阻来设置增益，增益范围为1至测技术研究的重点是如何从强噪声中提取有用信[4]10000。其封装图和内部结构图分别如图2、图[1]号，提高检测系统输出信号的信噪比。[5]3所示。对于微弱信号的检测,前置放大器是引入噪声的主要部件之一,在设计微弱信号检测的低噪声系统时,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,
7、而电路可检测的最小信号也主要取决于前置放大器的噪声。因此,前置放大器的器件选择图2AD620封装图[2]和电路设计至关重要。1微弱信号检测电路基本结构微弱信号检测电路的基本结构如图1所示。首先微弱信号经过电压放大电路由微弱信号变成幅度较大信号，然后通过多级带通滤波器，滤除混杂在电压信号中的高频噪声，并且将有用信号再次放大，最后通过A/D采集电路进图3AD620内部结构图行数模转换。AD620采用了经典的三运放改进设计，差动输入，单端输出。A1，A2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[6]于电
8、路结构对称，增益改变时，输入阻抗不变。2微弱信号检测电路的设计与仿真通过调整外部电阻，可实现对增益的精掌控。由AD620搭建的初级放大电
