设计一个弱电压信号放大电路

只看该作者 · 2012-10-27 08:44

对于50Hz的干扰，只能在做好屏蔽隔离的基础上采用50Hz的陷波来大大削减其干扰。
微弱信号的宽频带放大不是那么容易搞的。

只看该作者 · 2012-10-27 09:38

测量能力与源阻抗、测量带宽密切相关。

最好的低噪声运放的单位带宽噪声可达到1nV左右，这意味着不考虑其他系统噪声，要想分辨1nV的信号，
测量带宽小于1Hz。

所以任何微弱信号测量仪器，测量信号越弱，测量带宽越窄。

彭建学上海

只看该作者 · 2012-10-27 10:14

实在不明白，为什么一说到放大电路，绝大多数人都想到用运放来做？难道用运放用上瘾了，无论什么放大电路想用运放？

LZ要做的是最小10uV的交流信号放大，大体可以用低噪声MOS管或者BJT做前级，放大几十倍到100倍送后级就OK了。一般的MOS管或者BJT的带宽增益积都很大，随便就是几十MHz到上百MHz的！

1.前级的线路板面积一定要尽量小，并且这一部分要用金属壳屏蔽，以避免来自空间电磁波的干扰。
2.给前级供电的电源纹波一定要很低非常的低，最好是使用干电池供电。

1万 · 2012-10-27 10:44

微弱信号的宽频带放大不是那么容易搞的。

高频滤波器，关键是看你用什么结构和怎么计算参数了。

只看该作者 · 2012-10-27 13:08

实在不明白，为什么一说到放大电路，绝大多数人都想到用运放来做？难道用运放用上瘾了，无论什么放大电路想用运放？

LZ要做的是最小10uV的交流信号放大，大体可以用低噪声MOS管或者BJT做前级，放大几十倍到100倍送 ...
西门看雪发表于 2012-10-27 10:14

你说的确实我没想到。
不过，我是这么想的，假如你不想严格控制链路的增益误差（比如你只想把楼主的
信号放大了，用耳朵听一听），那么用分立元件放大，我觉得行；
但是，你如果是要测量楼主的信号，且希望有更精确的增益误差，很明显，我们
需要反馈，这时OPA是最好的选择，我个人这么认为。

只看该作者 · 2012-10-27 13:19

本帖最后由 GavinZ 于 2012-10-27 13:28 编辑

测量能力与源阻抗、测量带宽密切相关。

最好的低噪声运放的单位带宽噪声可达到1nV左右，这意味着不考虑其他系统噪声，要想分辨1nV的信号，
测量带宽小于1Hz。

所以任何微弱信号测量仪器，测量信号越弱，测量带宽越 ...
pengjianxue 发表于 2012-10-27 09:38

不过我们仅评估调理电路性能的话，是可以不虑源阻抗的，我们可以仅就调理电路进行评估，我们可以假设被测对象是理想电压源，且调理带宽20KHz，
所以我们用能买到的1nV RTI的OPA来实现这个放大电路，只能做到30dB，这是计算值，也是实现的目标。

只看该作者 · 2012-10-27 13:35

其实，我们经常使用的示波器，就需要这么个电路；我们经常看到示波器厂商们吹嘘
自己的量程是多么多么的小，那不是本质，如果你愿意，你可以加入多点触控功能玩
疯狂的小了，
这些用来诱导不专业的人是好用的；厂商们应该给我们在那个小量程下，示波器的
等效输入噪声功率密度是多少！厂商们，尤其是中国制造们，你们可以给出来么？
还有好多指标，都藏着掖着的，反正用户都不懂，用户只关心“多大屏幕呀，摄像头
几百万像素呀，巴拉巴拉”，哦，这是手机用户，反正都一样的用户，这可能就是
用户体验。

1万 · 2012-10-27 14:39

不费点心思去做，搞出来的电路输入接地，输出就会有波形。

只看该作者 · 2012-10-27 19:52

做过直流亚微伏级别的，器件好可以解决大部分问题。
交流的，考虑到频响，噪声就麻烦了……

上面有人说不考虑源阻抗，还是没看懂，调理电路不是脱离信号源存在的，如果是个高内阻的，而且内阻是频率的函数，这个时候怎么能不考虑呢？

只看该作者 · 2012-10-27 21:25

太小了，难啊！！

只看该作者 · 2012-10-27 22:28

做过直流亚微伏级别的，器件好可以解决大部分问题。
交流的，考虑到频响，噪声就麻烦了……

上面有人说不考虑源阻抗，还是没看懂，调理电路不是脱离信号源存在的，如果是个高内阻的，而且内阻是频率的函数，这个时 ...
poplarzhang 发表于 2012-10-27 19:52

你好，按照你提到的内阻情况，请问，“你所考虑的源内阻”对RTI noise 的设计有什么影响？要是有，那应该如何考虑；要是没有，那考虑它的意义？

只看该作者 · 2012-10-27 22:44

放几千倍也行，只要大致符合就行，多级放大就行，能用运放也行，关键是原理图和电阻参数不好整，我弄的失真了

只看该作者 · 2012-10-28 14:43

你好，按照你提到的内阻情况，请问，“你所考虑的源内阻”对RTI noise 的设计有什么影响？要是有，那应该如何考虑；要是没有，那考虑它的意义？
GavinZ 发表于 2012-10-27 22:28

如果一个调理电路，输入阻抗不足以有效的把信号源的有用信号耦合进来，那谈什么噪声分析都是没有意义的，这就是我的想法。
说个极端的，比如把一个内阻1G的直流信号源接入一个输入阻抗1M的调理电路，后面就没意义了吧？pH计就是个高内阻的直流源，不过信号幅度大的多，做到0.001级的，也只需要考虑微伏。

只看该作者 · 2012-10-28 21:22

本帖最后由 GavinZ 于 2012-10-28 21:24 编辑

如果一个调理电路，输入阻抗不足以有效的把信号源的有用信号耦合进来，那谈什么噪声分析都是没有意义的，这就是我的想法。
说个极端的，比如把一个内阻1G的直流信号源接入一个输入阻抗1M的调理电路，后面就没意义了 ...
poplarzhang 发表于 2012-10-28 14:43

谢谢，你说的对，确实是这样。
不过，回到楼主的问题（我猜想，咱们的讨论应该是有目的性的，比如针对楼主的要求），
按照你的“１Gohm内阻电压源”，那么楼主那指标还有什么意义呢？
还有，咱们设计个调理电路，如果对被测源居然产生loading效应，这是不合格的；
我纠缠于RTI noise性能的设计，当然不允许自己的电路有loading效应，设计个高
输入阻抗的调理电路，这不是难题；我更关心楼主的10uVp with 20KHz bandwidth信号的放大，也就是
RTI。
源内阻也就是告诉我们，整体系统能做到怎样，仅此而已。

只看该作者 · 2012-10-28 22:29

36# GavinZ
你是对的，不允许加载效应出现是必须的。我开始也没看仔细你前后的回复，有必要在设计的时候评估最优条件下的性能。
用高输入阻抗匹配高源阻抗会导入其他干扰，不能回避的。
我觉得调理电路的设计只纠缠部分指标没什么实际意义，整体设计的时候要对各种指标加以取舍，所以脱离实际讲指标就……
没做过交流的弱信号放大，瞎说几句，勿笑

只看该作者 · 2012-10-28 23:43

我赞同你说的，不能孤立考虑某单元。
我只是做过一点点，大多数我说的是在纸上谈兵，我也不能保证物理实现完全按照我计算的那样实现出来。
我还不如楼主，起码楼主正在物理实现中。

只看该作者 · 2012-10-29 00:25

38# GavinZ
菜鸟请教什么是loading效应？负载效应？

只看该作者 · 2012-10-29 10:34

38# GavinZ
菜鸟请教什么是loading效应？负载效应？
nngogogo 发表于 2012-10-29 00:25

我觉得是你说的“负载效应”，我接触的第一手资料通常是英文的，我也觉得不翻译也不影响我工作，况且对术语进行翻译应该对中文水平要求很高，我只要记住这个术语，意会它足矣，管它中文含义是什么呢。

只看该作者 · 2012-10-29 16:14

1，就同等量级幅度的信号来说，根据我的经验，交流的确比直流容易。
2，从实用角度，极高输入阻抗设计很有难度。高阻抗输入容易静电破坏，需要保护，会降低阻抗，
此外，从板子或系统级看，表面潮湿或脏污会降低阻抗（尽管芯片内部阻抗可极高）。

任何东西都会限制因素，正因为这样，世界才会稳定。

彭建学上海

只看该作者 · 2012-10-29 18:26

本帖最后由 GavinZ 于 2012-10-29 18:29 编辑

41# pengjianxue 彭老师是绝对专业的，这个我相信，因为我也在这里两三年了，看过你的帖子。
我就是怀疑“交流比直流更容易”这个不设定先决条件的说法。
我是这么认为的：是窄带比宽带容易，而非交流比直流容易。
我是这么猜想的：你们说交流比直流容易，可能在某一种情况，比如，
你们将交流进行了相关解调，测量其幅度，发现交流比直流容易（我这么做过，比如蓄电池内阻测量），但这经解调了的交流是当作直流处理的，而且处理带宽变得如同处理直流信号一样低，
这本质上是提高信噪比，也就是窄带比宽带容易；
假如直接测量交流幅度，这就很难做的跟直流一样窄带，更何况像楼主那样需要
连续频点的一个带框，很明显，进入带宽内的噪声功率比窄带直流时要多好多，
所以我认为交流不会比直流容易，除非降低处理带宽。

还有，10mHz的交流不见得比0Hz的直流容易。

极高的输入阻抗确实难设计，因为我能力有限，在舒适的条件下做几十个GOhm的输入
阻抗应该是可以的，但楼上有提到存在1GOhm的源内阻的电压源，这是我从没遇到过
的，如果真的那么高，那在考虑您提到的确实存在的环境因素，这我真的做不到。

设计一个弱电压信号放大电路

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