微弱信號檢測處理模塊的電路設計論文

摘要:本文首先簡單說明了系統總體設計、具體設計情況等微弱信號檢測前置處理模塊電路設計的相關內容。再具體分析了針對所設計的微弱信號檢測前置處理模塊電路的實驗測試，並得出了相應的結論。

關鍵詞:微弱信號檢測;前置處理模塊;電路設計

1微弱信號檢測前置處理模塊電路設計具體情況簡介

1．1微弱信號測量系統總體設計簡介在進行微弱信號檢測操作的時候，常常會遇到環境振動過強、信噪比低等困難。針對於此，所設計的微弱信號測量系統就應當具有以下兩樣性能。其一，要能夠有效對如測量環境等的干擾進行抑制，因此需要有較高的共模抑制比。其二，要能夠對微弱信號源內阻的影響進行控制與減弱，這需要有較高的輸入阻抗，這樣才能達到低噪聲、低漂移的目的。則最終所設計的微弱信號測量系統主要由PD光電、前置處理模塊等三個部分構成。1．2如何設計微弱信號檢測前置處理模塊電路

作爲前置處理模塊中最重要的組成部分之一，此處所設計的前置放大電路爲了能夠有效降低信號放大時引入的噪聲和漂移，因此重點考慮了共模抑制比、輸入阻抗等方面的情況。也就主要由輸入緩衝、高頻濾波和增益放大等三個部分組成了設計電路。其中的最前級電路主要採取了電壓跟隨器的設計方法，能夠有效地對信號源進行隔離操作、對處理電路系統進行放大操作。而能夠有效去除高頻干擾的低通濾波網絡則由Ｒ1、Ｒ2、C1、C2、C3構成。爲了有效地將輸入阻抗和共模抑制比提高增大，並且考慮到經濟等方面的問題，此處所設計的前置放大電路採用的是三運放的經典結構。同時爲了有效控制噪聲，此處就採用了高精度的繞線、金屬膜、硅碳膜、碳膜等類型的電阻和雲母、瓷介電容器分別作爲所設計的前置放大器的電阻和電容。其二，此處所設計的帶通濾波電路主要是基於帶寬窄、Q值高等方面的考慮，採用了雙T帶阻網絡帶通濾波器。其具體設計思路爲:先構成一個帶阻電路，其主要是運放電路和帶阻電路一起組成，再借助適當的ＲC網絡反饋迴路來進行帶通選頻。其三，差分式減法電路是此處所設計的電平擡升電路採用的主要電路形式，並同時進行了擡升3V的操作。這主要是爲了後續能夠更好地進行A/D轉化操作。

2針對所設計微弱信號檢測前置處理模塊電路的實驗測試

首先使用信號發生器將需要的正弦信號產生出來，此項實驗中所產生的正弦信號多爲2kHz、1mV幅值，再將其使用前置模塊處理後就可以得到相應的波形圖。其中所設計的電路的放大器、濾波分別放大爲五十一倍和六十二倍。其實際的幅值爲2．6V，則其前置、濾波、增益，在實際上，分別放大了五十倍、五十二倍和兩千六百倍。然後給出500Hz、700Hz、1000Hz、2000Hz、5000Hz等五個不同的頻率條件，並通過實驗測試最終得到了相應的結果。五個不同信號頻率的輸入級、前置輸出、濾波器輸出、總增益分別爲1mV、48．3mV、2．60V、2604。1mV、49.5mV、2．68V、2680。1mV、48mV、2.58V、2580。1mV、50mV、2．60V、2600。1mV、47．4mV、2．52V、2520。再使用信號發生器產生1kHz、500μV幅值的正弦波、三角波和鋸齒波。其相應放大後的幅值爲1．25V，並得出相應的'波形圖。接下來就要進行帶通濾波電路特性測試，其具體操作過程爲:先確定一個信號發生器所產生正弦信號的幅值條件，再對輸出頻率進行改變，如此就能夠得到在不同頻率條件下，前置模塊的輸出信號。此項帶通濾波電路特性測試中所給出的輸出頻率分別爲950Hz、1000Hz、1050Hz，其相應的幅值分別爲1.5V、3V、2V。最終通過計算，可以知道此處所設計的微弱信號檢測前置處理模塊電路的帶通濾波帶寬爲50Hz。最終可以得知，要想能夠較好地進行後續的A/D採集工作，就需要滿足將波形擡升3V，且在0V之上的前提條件。

3針對所設計微弱信號檢測前置處理模塊電路的實驗測試的結論

對於經PD轉換後五百的微弱電信號，此處所設計的微弱信號檢測前置處理模塊電路能夠有效地進行放大、濾波、去噪乃至電平擡升等操作，同時也能較好地滿足後續進行A/D轉換和DSP數據處理分析操作等的需要。換而言之，此處所設計的微弱信號檢測前置處理模塊電路不但能夠有效較好的抑制噪聲、抗干擾等能力，更能夠放大信號，且具有很高的帶通濾波效能。因此在運用基於Y光纖所構建的斐索型激光干涉微振動測量儀器進行微弱信號檢測處理工作時，就可以使用此處所設計的微弱信號檢測前置處理模塊電路，並取得較好的效果。同時也可知，此處所設計的微弱信號檢測前置處理模塊電路具有較好的切實可行性，而且使用起來十分方便高效。

4結語

針對目前技術存在的不足，此處設計了一種能全新的微弱信號檢測前置處理模塊電路，主要由電壓跟隨器、雙T帶阻網絡帶通濾波器和差分式減法電路等部分構成。並且由相應的實驗測試可知，該電路具有十分優越的性能，能夠有效滿足各大領域對微弱信號檢測處理的現實需求。

參考文獻:

［1］許江淳，李瑞，趙燁．高精度微弱信號檢測裝置設計［J］．傳感器與微系統，2017，36(02):94～96．