硬體十萬個為什麼 運放篇(四)微弱訊號放大技巧

2021-07-04 16:57:22 字數 1282 閱讀 8725

如何實現微弱訊號放大?

感測器+運算放大器+adc+處理器是運算放大器的典型應用電路,在這種應用中,乙個典型的問題是感測器提供的電流非常低,在這種情況下,如何完成訊號放大?

大多數檢測固定頻率訊號(調製訊號),可以通過訊號的相干性進行檢測。但是大多數場景感測器的訊號是非調製訊號,無法通過相干性進行演算法檢測。

通過電路設計如何提高訊號的訊雜比

另有工程師朋友建議,在運放、電容、電阻的選擇和布板時,要特別注意選擇高阻抗、低雜訊運算和低雜訊電阻。設計注意事項如下:

要點一、防止干擾:

1)電路設計時注意平衡的處理,盡量平衡,對於抑制干擾有效,這些在美國國家半導體、bb(已被ti收購)、adi等公司關於運放的設計手冊中均可以查到。

2)推薦加金屬遮蔽罩,將微弱訊號部分罩起來(開個小模具),金屬體接電路地,可以大大改善電路抗干擾能力。如果是大阻抗的感測器,放大電路的輸入阻抗也是大阻抗,電路本身就極其容易受到干擾,

要點二、提高器件本底雜訊:

1)對於感測器輸出的na級,選擇輸入電流pa級的運放即可。如果對速度沒有多大的要求,運放也不貴。儀表放大器當然最好了,就是成本高些。

2)若選用非儀表運放,反饋電阻就不要太大了,m歐級好一些。否則對電阻要求比較高。后級再進行2級放大,中間加入簡單的高通電路,抑制50hz干擾。

3)關注你訊號使用頻段的雜訊密度,不能只是檢視全頻段的雜訊

例如lt1028的訊號雜訊,在低頻段是比較低,但是

voltagenoise

1.1nv/√hz max at 1khz

0.85nv/√hz typ at 1khz

1.0nv/√hz typ at 10hz

35nvp-ptyp, 0.1hz to 10hz

只標註了1k以下頻率的雜訊情況,沒有標註更高頻率的雜訊情況。

要點三、電路設計:

盡可能選擇剛好滿足訊號頻率的運算放大器,不要把不必要的頻段的雜訊引入;根據你的使用頻段,放大倍數,選擇最合適的增益頻寬積的運放。

利用跨阻併聯電容,減小電路的截止頻率(充分考慮頻寬需求,相位的需求)

通過以下電路,可以減小雜訊,但是前提是,訊號源雜訊大於器件本底雜訊,否則適得其反。

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