求一个微弱信号放大电路...？原始信号为nV和uV两种级别

qitian1983 · 发表于 2009-10-29 11:29:05

如题！
希望大侠们多给点参考.......
最好是你们用过的电路图设计，谢谢！
频率是0.5HZ到80HZ之间，且原始信号是脉冲类信号，该脉冲信号的占空比大约是45%
根据大侠们提出的疑问而补充一些：该原始信号是由类似开关一样的物件在不停地开或关，因为开关的旁边有个永磁体提供磁场，所以类似开关样的物件的两端会有感应电动势，该感应电动势就是我所说的原始信号！开关的频率就是原始信号的频率。其实说信号属于脉冲信号并不对，但说成正弦波也不对，因为当开关频率低的时候，通过示波器观察得知，波形是正弦波的正半轴，如频率为0.6HZ时，上升沿和下降沿的时间大约是0.1s到0.4s之间，而当频率变大时上升沿和下降沿占信号时间的比值会越小，当频率在60HZ到80HZ之间，上升沿和下降沿的时间可以忽略不计，即和方波一样。
（频率越大，原始信号的幅值也就越大，当频率为80HZ时，幅值大约接近mV级别）

请问对于这样的原始信号，该采用什么样的方法、方式来解决噪声问题？希望大侠们能在电路设计方面多提供些意见，跪谢！本人以前对这方面没接触过，望赐教！

jackiezeng · 发表于 2009-10-29 13:09:03

帮顶一下，这个估计没几个人搞过，

qitian1983 · 发表于 2009-10-29 13:14:26

哪怕你们提供点参考意见也行，本人最近做这方面，无从下手，还望大侠多多帮助！

shichen717 · 发表于 2009-10-29 13:15:24

频率？

qitian1983 · 发表于 2009-10-29 13:18:25

频率是0.5HZ到80HZ之间

shichen717 · 发表于 2009-10-29 13:19:33

分辨率？

qitian1983 · 发表于 2009-10-29 13:21:25

关于分辨率的要求不高，只要能把原始信号不失真地放大、滤波出来就行！

不知道从哪方面入手，望指教！

shichen717 · 发表于 2009-10-29 13:50:30

脉冲不好办，频带太宽

qitian1983 · 发表于 2009-10-29 14:30:31

那该怎么办？请赐教！

155107149 · 发表于 2009-10-29 14:36:18

什么信号源？阻抗多少？如果频率固定80Hz我觉得这么小的脉冲和正弦波差不多吧，所以直接用几级仪表放大加个锁相环试试？没有锁相环估计很难处理噪音了
关注此贴

shichen717 · 发表于 2009-10-29 14:42:24

上升沿和下降沿时间？

mrwtc · 发表于 2009-10-29 14:53:06

点击此处下载 ourdev_497281.pdf(文件大小:178K) (原文件名:用于自动化、通讯、生物电子领域的微弱信号放大器.pdf)

qitian1983 · 发表于 2009-10-29 22:32:56

先谢谢10楼和11楼提出的点子与建议，对于你们的问题我又补充了一些，非常遗憾未能把问题表达清楚！

mrwtc · 发表于 2009-10-30 08:33:25

就我目前的条件，只能找到这几篇国内的文献，也许不能完全适合你的要求，但终归算几个思路，总比没有的好，如果你有条件的话可以找些国外的资料，也许能找到更合适的电路。希望对你有帮助，期待你的好消息。有什么问题可以继续发帖子大家一起讨论

点击此处下载 ourdev_497505.pdf(文件大小:60K) (原文件名:T型反馈电阻网络在微弱信号放大电路中的应用.pdf)
点击此处下载 ourdev_497506.pdf(文件大小:128K) (原文件名:高精度、高稳定度微弱信号放大器的设计.pdf)
点击此处下载 ourdev_497507.pdf(文件大小:84K) (原文件名:高精度微弱信号放大整流电路.pdf)
点击此处下载 ourdev_497508.pdf(文件大小:100K) (原文件名:精密仪用放大器AD524的典型用法.pdf)
点击此处下载 ourdev_497509.pdf(文件大小:213K) (原文件名:一种低功耗微弱信号放大电路的优化设计与研究.pdf)
点击此处下载 ourdev_497510.pdf(文件大小:141K) (原文件名:一种用于超导测量的微弱信号放大器.pdf)

logics · 发表于 2009-10-30 08:39:04

关注！

shichen717 · 发表于 2009-10-30 08:41:39

一套电路可能力不从心。
输入跨越太大，6个量级，原则上有1000000的分辨率才能识别出最小电压，增益不够后面两位全是噪声，增益够了输出会超出运放电源。
分量程，低频幅度小是个问题，低噪声运放直流特性都不太好。

chopin1998 · 发表于 2009-10-30 09:05:58

楼主不介意的话，　能说说你这电路的用途吗？　来自何方的微弱信号？

vincent.r · 发表于 2009-10-30 09:32:24

millwood0 · 发表于 2009-10-31 05:23:33

it is not clear if you want to amplify a digital or analog signal.

even if you put that aside, a circuit dealing with such a small signal is easy to design in theory, and extremely difficult to implement in the real world. device noises or interference can easily overwhelm the input signal, especially in the analog domain.

hexenzhou · 发表于 2009-10-31 08:11:06

18楼老是用英文回复，没有中文输入法吗？

majia007 · 发表于 2009-10-31 09:17:02

关注方案的提出

xml2028 · 发表于 2009-10-31 09:21:51

mark

USB_Study · 发表于 2009-10-31 09:31:18

方案
先将一固定频率加至你信号产生的一个公共端，这个固定频率要避开市电频率的倍数 50H 100H ……如13.89KHZ

先将微弱信号适当放大到刚刚可以识别，器件要用低噪，然后用带通滤波器滤出13.89KHZ两边的杂波，然后再次放大
然后进入单片机数字滤波
关键要是，你加的固定频率要合适，还有器件的跟随性。

举例：比如一个气体传感器有两只脚(三只脚也一样的)，1脚是公共端，二脚是输出端
原来1脚接了固定电平，现在的意思就是1脚接固定频率，但是，关键是这个传感器的频率跟随特性如何要先测试一下。

lysoft · 发表于 2009-10-31 09:59:30

LT的APP,A=10^6的nV级别噪声测量电路
http://cds.linear.com/docs/Application%20Note/an124f.pdf

wx2k · 发表于 2009-10-31 10:17:52

记号

zajia · 发表于 2009-10-31 11:04:32

关注，什么样的期间能达到这样的要求。

oufuqiang · 发表于 2009-10-31 11:10:22

很感兴趣LZ的示波器是如何直接能测量nV,mV级的信号的。

qitian1983 · 发表于 2009-10-31 16:59:22

先谢谢22楼兄弟的建议，也感谢其他兄弟的关注！
22楼的方案其实也不错，在这里我再补充一些做实验时碰到的新现象：
1，暂时用的是普通带通无源滤波器+运放芯片，只是暂时做试验用的，没什么技术含量，也是存在大量问题，望大虾、前辈们多多给点意见！
2，高频率的信号基本都可以放大并能成功滤掉噪声，只是小信号最难对付，（小信号的频率为0.5HZ到5HZ之间），也是实验的重点，难点在于经过放大并滤波而出来的小信号旁边还有大量噪声，首先，带通无源滤波器已经没什么问题了，设置的范围是0.3HZ到90HZ之间；其次，就是放大倍数了，当我把放大倍数再做的大点，噪声也就给放大了，这就背道而行了，（目前放大倍数是上万倍），而倍数太小的话，就得不到有用的信号了，很让人苦恼！
3，从第2条的分析，我猜想（我说的可能错误，希望随便提点建议，也别骂我，毕竟我是新手，乱猜的！），是不是运放没用选好？或者运放的放大方法需要改变，以前很少接触运放，故不了解运放知识。在这里我真的很希望哪位大侠如果曾经用过运放芯片的话，能否给点建议，或则帮我分析一下该怎么办，小弟先给前辈们说声谢谢了！

还有就是谢谢13楼兄弟了，谢谢你帮我找到的这些资料！

yangyb · 发表于 2009-10-31 17:14:08

记号

wangyi1e · 发表于 2009-10-31 18:42:08

mark,
nV的信号,我们听老师说过,貌似是使用叠加的方法来进行处理的,因为噪声的平均功率为0,经过叠加后,信号被反复叠加,得到放大.你可以搜索这方面的资料

ndust · 发表于 2009-10-31 19:23:14

newID · 发表于 2009-10-31 20:46:53

键盘击键窃_听？

jinkeqi · 发表于 2009-10-31 21:46:32

标记。

reloaded · 发表于 2009-10-31 22:49:56

关注

sange · 发表于 2009-11-6 10:59:17

mark

z4057 · 发表于 2009-11-6 11:08:06

用霍尔感应器就好了, 如3508

liao_fangxing · 发表于 2009-11-10 13:12:13

关注学习

ggaaoo · 发表于 2009-11-10 20:22:37

好像是流量计，可以使用仪用放大器。

zjhzjh8112 · 发表于 2009-11-10 22:27:35

能不能想想kalman滤波的方法！

xyang18 · 发表于 2009-11-10 22:29:43

我插一句,我看到有些运放资料LF147上面有关于电压值的参数,上面只标明正负18伏,并没有说明能用到32伏,请问,我不需要负电源,这个运放能否工作在32伏,谢谢啦!

32dong809 · 发表于 2009-11-14 23:49:09

18lou is good at english

liuyuema09 · 发表于 2009-11-16 19:20:07

高难度的问题，关注

waterloo100 · 发表于 2010-4-26 00:16:03

mark
我用ICL7650在做但是还没调出来呢

ggyyll8683 · 发表于 2010-4-26 08:21:35

nv级别的信号用传统的集成器件根本做不出来，你可以看看仪表放大器的技术参数，本身的噪声可能比信号还大，再加上电源噪声，电路中的容抗阻抗噪声,1/f噪声，这个在mv级别上还可以不太注意，但是上到nv，对信号将具有极大的影响，电磁场环境的影响也不容胡忽视，电路隔离设计也有影响，微弱信号放大是个系统级的设计。
我在《微弱信号检测》清华的书上看到的建议是采用高精度分立元件来做，这本书还是相当好，在理论上分析得很透彻，推荐看一下。

jielove2003 · 发表于 2010-4-26 09:03:07

关注

zhg_wx · 发表于 2010-4-26 22:17:40

13楼的资料不错

xnliuxiwen · 发表于 2010-5-2 00:16:49

楼主调试稳定这个电路了。像某位网友说的模拟功力也就大增了。到时候要给大家分享下，好让我们也学习学习

fickle · 发表于 2010-5-18 23:55:46

使用锁相放大器测量。

yusufu · 发表于 2010-5-19 21:05:32

先mark一下

morion · 发表于 2010-9-26 21:24:35

这个要收藏搞定的话模拟功力大增

yl604922959 · 发表于 2010-9-27 10:59:36

关注中..

exploer · 发表于 2010-9-27 12:22:57

关注，电子学（The art of electronics）中有专门一章讲低噪声和精密电路设计，看了下才明白处理微弱信号如此有难度。nv级信号，我觉得实在是太难处理了，尤其是模拟信号，普通阻值的电阻的热噪声（约翰逊噪声）是uv级别的，而热噪声是任何电阻固有的噪声........

jxia · 发表于 2010-12-6 10:25:35

关注

avrwoo · 发表于 2010-12-6 10:37:22

mark

lylmy · 发表于 2010-12-6 12:38:10

mark

bbsidking · 发表于 2010-12-6 12:52:43

nV级的除了锁相放大，似乎没有他法

stoneshilin · 发表于 2010-12-6 12:54:04

关注学习

xiaohei · 发表于 2011-8-24 17:40:11

感谢13楼的资料，论坛的雷锋

yan.ch.ao · 发表于 2011-8-24 18:10:06

信号放大时，噪声是一个非常难处理的问题，首先电源要选好的，其次电路要进行特殊滤波，整个电路要进行多层布线（除非你布线特别牛），楼主是什么输入？请问，

gwfree · 发表于 2011-8-24 18:20:47

回复【27楼】oufuqiang CNOS
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和27想法一样……首先连一个校准和测量的东西都没有……

z0586mj · 发表于 2011-8-24 18:24:46

mark

lileistone · 发表于 2011-8-24 18:44:52

如果测量电池内阻，大概也需要测量这么微弱的信号。

yl20084784 · 发表于 2011-8-24 19:53:42

去年的帖子？正好，我在学校实验室有个项目做的心电仪器，心电ECG的电压在1毫伏左右，我们用的AD620做第一级放大（10倍），然后用LM324做后面的放大100倍左右，再加若干滤波，带通电路。目前正在测试中，基本够用。测量用的MSP430F149的12位AD

dahuangabc · 发表于 2011-8-24 21:38:59

可以试一下锁相环

Jigsaw · 发表于 2011-8-24 21:46:39

南大好像比较会做微弱信号检测与放大
他们专门用分立元件做这样的模块
大学光电信号检测的老师就是南大毕业的
他说做得不比集成运放差

leeseel · 发表于 2011-8-24 21:59:31

恩，最好的方法应该是用锁定放大器，前放设计是关键

参考清华出版社高晋中的《微弱信号检测》

leeseel · 发表于 2011-8-24 22:02:29

要做好模拟的锁定放大器比较难整，建议上数字的锁定放大器

wzyllgx · 发表于 2011-8-24 22:09:09

我最近在做一个传感器信号的放大，大概0.08-0.5mV的电压，用两级 AD627B+TL084，现在还在为噪音的问题困扰着。

ddqq · 发表于 2011-8-24 22:23:20

22楼有学问,将会很NB

ssaweee · 发表于 2011-8-24 22:26:54

仪器公司有专用的微小信号放大器

avr_labview · 发表于 2011-8-24 23:28:22

mark

1ongquan · 发表于 2011-8-24 23:57:16

老外有用超级三级管放大交流信号,有个质子旋进法测量地磁的东西,预放用国半的超匹配高增益双三极管,这东西已经停产了

void_main · 发表于 2011-8-25 09:29:50

回复【40楼】xyang18
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完全可以，不过参考电压得设为Vcc/2

void_main · 发表于 2011-8-25 11:33:27

回复【22楼】USB_Study
方案
先将一固定频率加至你信号产生的一个公共端，这个固定频率要避开市电频率的倍数 50h 100h ……如13.89khz
先将微弱信号适当放大到刚刚可以识别，器件要用低噪，然后用带通滤波器滤出13.89khz两边的杂波，然后再次放大
然后进入单片机数字滤波
关键要是，你加的固定频率要合适，还有器件的跟随性。
举例：比如一个气体传感器有两只脚(三只脚也一样的)，1脚是公共端，二脚是输出端
原来1脚接了固定电平，现在的意思就是1脚接固定频率，但是，关键是这个传感器的频率跟随特性如何要先测试一下。

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高手！说的很有建设性，有空必定试试

void_main · 发表于 2011-8-25 11:35:01

回复【30楼】wangyi1e
mark,
nv的信号,我们听老师说过,貌似是使用叠加的方法来进行处理的,因为噪声的平均功率为0,经过叠加后,信号被反复叠加,得到放大.你可以搜索这方面的资料
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这个方法比较先进就是实行起来难度大了些

void_main · 发表于 2011-8-25 11:44:13

回复【63楼】yl20084784
去年的帖子？正好，我在学校实验室有个项目做的心电仪器，心电ecg的电压在1毫伏左右，我们用的ad620做第一级放大（10倍），然后用lm324做后面的放大100倍左右，再加若干滤波，带通电路。目前正在测试中，基本够用。测量用的msp430f149的12位ad
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兄弟，英雄所见略同啊，我们做的是温度检测，传感器用的PT100，ad620做第一级放大，后级用的是OP07，但是忘记加若干滤波电路了，结果噪声很大，测量也是用的msp430f149的12位ad。我试着加了一些滤波电路，噪声依然有1毫伏左右的噪声，不知有何高见

loohoo0302 · 发表于 2011-8-25 12:35:14

从业余的角度解决nV和uV两种级别微弱信号放大电路太难了，不如从前端的传感器下手：选用正确的传感器。
举个例子：打算测量前方空气的振动（0.5K～5KHz），要用振动传感器估计信号也是非常微弱，价钱也不便宜，信号处理电路实现难度大，如果改用话筒咪头就什么都简单。

liurangzhou · 发表于 2011-8-25 12:51:40

首先，不知道楼主的应用是什么？并且如何得知你的信号是nV级？

一般情况下采用锁定放大的方法，相关检测

gc56198 · 发表于 2011-8-25 14:19:33

锁定放大吧。

zjy9430 · 发表于 2011-8-25 15:20:39

对这个比较感兴趣

jhjkdz · 发表于 2011-8-30 15:02:03

mark！

suohexi · 发表于 2011-10-25 16:29:04

mark,我也最近在做这方面的工作，信号幅度差不多都是微伏，nv级别的，但是信号很快，沿只有几个ns，有交流的请加 qq 29012271

vijay · 发表于 2012-8-7 23:38:30

标记~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

JamesErik · 发表于 2012-8-8 00:03:02

不知道大家听说过锁相放大器没？

文档我现在找不到，据说放大小信号很犀利，可以避开噪声。

af00 · 发表于 2012-8-8 00:23:45

盖在噪音中

ziruo2002ab · 发表于 2012-8-8 01:41:21

mark 微弱信号

pangbuding · 发表于 2012-8-9 17:37:14

用锁定放大器（Lock-in Amp）, 但要求把有用信号调制到高频。把这个高频信号放大后，把有用信号解调回来。从噪声角度来说，只有和载波同频同相的噪声才会有影响。

ledatou · 发表于 2012-8-10 13:08:20

微弱信号放大！！！顶之！！！

yayagepei · 发表于 2019-7-20 16:31:08

这帖子有一定年代了，不知楼主是否研发成功

ruxz@263.net · 发表于 2019-7-20 22:49:10

电荷放大芯片，独立电池供电！当年搞死我了。。。

DoDoTech · 发表于 2023-5-8 14:12:11

这帖子很有建设性

ibmx311 · 发表于 2023-5-8 14:41:06

唉，用个几分钱的管子不行吗。当年搞对讲机灵敏度都搞到0.12uv，插入前端螺旋滤波器也要到-122dbm.搞话筒放大要求可以在2米外清晰听到一根针掉地上，一帮人都一筹莫展,最后还不是几分钱一个的管子随便就搞定了

求一个微弱信号放大电路...？原始信号为nV和uV两种级别

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