高精度、高稳定度极微弱信号放大器的设计.pdf

高精度、高稳定度极微弱信号放大器的设计 1、摘要 当代，由于各类传感器输出的信号多为微弱的电压信号，而测量仪器需要将这些微弱的 电压信号经放大器放大后接入A/D 转换器供计算机处理。因此该仪器中微弱信号放大器的 精度、稳定度的高低直接关系到仪器性能的好坏。而笔者所设计的电路是对极微弱的交流电 压进行放大，系统要求将0—50 µV 的极微弱交流信号放大到0—2.5V ，供24 位A/D 转换 器使用。因此对该放大电路的稳定性、线形等指标要求很高。在所设计的放大电路中，采用 了INA118 高精度、低噪声仪表放大器，在电路的各个功能模块中，分别采用了虚地、分级 滤波等各种去除噪声的措施。使电路的各项性能指标都达到要求。 关键词：微弱信号，仪表放大器，分级滤波。 2、放大电路设计 图1 为一般集成运算放大器构成的具有抑制共模干扰的典型电路。由于该电路采用 + 12V AD797 GND 输入+ + - GND -12V -12V AD797 GND - + GND -12V + 12V AD797 GND - 输入- + GND GND + 12V 图1 放大电路 分立元件构成，噪声进入系统的渠道很多，对系统的精度影响较大，对一般放大器来讲是可 以满足要求的，但对输入为微伏级的微弱信号来说，噪声已完全淹没了信号，在输出端无法 鉴别出来。由于电源与信号共地，共地串入的干扰对系统的精度也有较大的影响。 实验证明，该系统无法对微弱信号进行有效的抑制噪声，而且噪声的源头较多，输入电 压 0—50 µV 内，放大器的放大倍数线性较差（∆A V 5% ）。达不到高精度、高稳定度测 量极微弱信号的要求。 仪表放大器经过快速的发展，现已出现了很多型号的集成仪表放大器，如AD625 、 AD620 、AD624 、AD522 等。也出现了一些高精度，高稳定度的集成仪表放大器，如INA118 、 INA112、INA2 118 等