微弱信号检测的前置放大电路设计研究

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1、微弱信号检测的前置放大电路设计研宄快意电梯股份有限公司广东东莞523000当前在现代农业生产发展中，检测微弱信号越来越受到高度重视，尤其是在精准农业产业发展过程中。木文以电压电流转换设施为载体，对微弱信号检测前置放大电路设计的相关技术要求进行了阐述，并且通过具有远程集成控制的电路器件的选用和抗噪影响的技术改进，对在电路设计中应当注意的一些技术要点进行了分析，而且经过微弱信号检测，结果比较安全科学。关键词：微弱信号；检测前置；放大电路；设计分析.1八——.刖g近年来，随着现代农业的不断发展，通过在安全、高效的时限内采集收取农田生态条件和农作

2、物生产资料，并且实现肥料、水分、农药等精准作业，有效地防范和杜绝牛.态破坏、环境污染问题，实现农业生产经营经济、社会、生态效益最大化的精准农业，得到了前所未有的健康发展。生物传感设施在上述信息资料的采集取得中只有很大的作用，比如，在精准农业种植物施水灌溉过程中需要充分考虑空气指数和土壤中水分的含量，利用传感设施对这些信号的变化情况进行检测，及能够实现精准农业灌溉的良好效果。所以近年来很多生物传感设施在精准农业中的生态条件、农作物生长环节等信息采集检测上得到了很好的应用。不过由于一些农作物自身具有的生理属性，存在着一定程度的微弱信号，很多电

3、流和电压信息都无法满足级次需求，因此，便设计了前置放大电路，通过这种选系统结构来检测微弱信号的相关信息。笔者试就微弱信号检测的前置放大电路设计中应当把握的技术要点，谈些粗浅的认识。二.微弱信号检测前置放大电路设计中砬当把握的技术要点2.1前置放大电路系统结构一般来说，微弱信号是生物传感设施形成的信号，通常频率不是很高，在对具有一定差异性的农作物自身属性进行检测的时候，能够获取一定的电流和电压数值。而要获取这样的电流信号资料，需要先将其转换生成电压信号，并且利用电路系统的放大功效，在滤波设施的作用下，降低频率较高的噪音影响（如图1）。（图1

4、微弱信号检测前置放大电路系统结构示意图）由于传感设施形成的信号是微弱的，很可能遭受噪音的干扰，因而在放大仪器的选用上通常倾向于仪表设施。这种放人仪器具冇差分类型的内部构造，能够有效地防范噪音的干扰，并且在输入阻抗上很高，在输出阻抗上又很低，在微弱信号放大设计中特别适宜。同时，考虑到电压在频率比较高的波段能够尽快降低，增强低通滤波设施减少噪咅的性能,滤波设施往往使用的是二阶类型的（如图2）。而且，生物传感设施形成的信号一般在动态的范畴区间，实现数量级次的变化，在图2中R2是能够变化的电阻，由于电阻系数的变化，能够稳定地增加放大系数，所以在很

5、多微弱信号检测中都能够应用。（图2微弱信号检测前置放大电路工作原理示意图）2.2防范噪音的技术处理检测微弱信号的时候，对噪咅进行防范很关键。这是因为这种微弱信号极易被噪音影响，这些噪音一般涵盖了自然生态、电路部件、电源频率等很多环节，所以在防范噪音的吋候一般年要把握好以下几种情况。一是科学选用电路部件。检测微弱信号，通常要考虑尽量降低放人设施扰动电路系统的情况，所以在芯片的选用上要尽量与理论上需求的运算设施相符。在技术参数上需要的电流、电压和零漂都不能太大，但是在输入电阻的数值以及控制共模的比例上又不能太低。尤其是在进行电路集成设计的时候

6、，通常需要严格的电压和电流转换级次。当前在运算放大设施的选用上，比较常见的是LF351、LMC6482以及AD8571等型号。在设计仪表放大级次的吋候，一般是按照程控的几何递增系统进行，使用开关设施对电阻的数值进行调节，以实现放人的倍数变化。同时，考虑到阻隔数字结构和模拟结构的电路系统，在开关设施的使用上最好是光偶类型的。同时，基于仪表放大设施能力的充分展示，该仪器一般使用带冇集成功能的。0前INA127等型号的比较常见，因为其具冇非常适宜的对称特点，内部结构上又兼具了集成功效，只要对外部通联的电阻系数适当变化，就能够实现放大的效果。另外

7、，以前也比较广泛的使用PGA202类型，该仪器对放大作用非常明显，而II由于具有程控功能，在电路系统设计上无须过于复杂。只不过这种型号的仪器应该配置差分输入级次，在防范共模的性能上奋所下降。所以，后来就研发了一种新的芯片设施，将上述两个类型的芯片优势兼而有之，0前在微弱信号检测的前置放人电路进行设计的吋候，应用的非常普遍。二是有效阻隔噪音影响。在电路系统运行的时候，频率噪音通常干扰比较大，并且经常经由电源向电路中传输。所以，0前在设计电路系统的吋候，一般将旁路的电容设施配置到电源连接的地方，以阻瞞噪咅的干扰。另外，对于50赫兹以上的频率影

8、响，一般使用模数转换设施的比较常见。同吋，在进行数字结构和模拟类型的电路设计的吋候，一般要与地面分别连接，并且模拟类型的电路与地面连接的部位通常不设计太多，以减少噪咅的干扰。2.3微弱信号检测