幾種微弱信號處理電路

信號處理電路

因爲有些小信號我們處理起來不方便,可能會造成最終結果的不確定性,如何才能得到自己所需要的那部分信號,一些濾波電路就顯得尤爲重要。在此介紹幾種信號處理電路。

  1. 差分放大電路:
    差分放大電路對共模輸入信號有很強的抑制能力,對差模信號卻沒有多大的影響,因此差分放大電路一般做集成運算的輸入級和中間級,可以抑制由外界條件的變化帶給電路的影響,如溫度噪聲等。在小信號處理方面一般先讓信號通過差分放大電路,提高信噪比。
    舉例來說:(器件的數值給出的是爲了更好的舉例)
    List item
    電路的放大倍數A=R2/RF=33倍。正常情況下應保持R1=R2, R3=RF.

利用Multisim仿真差分放大電路如圖所示,電壓放大倍數約33倍,輸入信號設定爲峯峯值20mv,頻率100hz的正弦信號,則預計輸出信號爲峯峯值660mv,頻率100hz的正弦信號。
差分放大仿真電路

差分放大仿真電路輸入信號波形如圖所示,峯峯值爲20mv

差分放大電路仿真輸入信號波形

差分放大仿真電路輸出信號波形如圖所示,峯峯值約爲658.6mv差分放大電路仿真輸出信號波形
2:帶通濾波電路
帶通濾波器(band-pass filter)是一個允許特定頻段的波通過同時屏蔽其他頻段的設備,在小信號處理電路中可以使我們所需求的那部分信號通過,從而更方便的處理有效信號。
例:設定帶通濾波電路中心頻率固定在1Hz。帶通濾波電路

電壓放大倍數A=A0/3-A0=3.29倍,A0=1+RF/R1=2.3,中心頻率爲f0=1/2ΠRC=1.03HZ.爲了防止自激震盪應使RF<2R1.

利用Multisim仿真帶通濾波電路如圖所示,通濾波仿真電路中心頻率設爲 f0=1HZ,電壓放大倍數約3.3倍。輸入信號設定爲偏移量爲1v,峯峯值500mv,頻率1.2Hz的正弦信號並且伴隨峯峯值不超過400mv的熱噪聲,經過帶通濾波電路後預計輸出信號爲峯峯值1.65v,頻率1.2Hz的正弦信號。

帶通濾波仿真電路

帶通濾波仿真電路輸入信號波形如圖所示

帶通濾波仿真電路輸入信號波形
帶通濾波仿真電路輸出信號波形如圖所示 ,輸出電壓峯峯值約1.6v

帶通濾波仿真電路輸出信號波形
3:加法電路
加法電路主要用來小波電壓值。由於某些控制器不能採集負電壓,因此需要將中心電壓爲0v的小信號與直流信號疊加,使輸出電壓均爲正值,便於主控的採集。
例:設置最大采集電壓爲3.3v,因此設置信號調理電路輸出的小波信號峯峯值最大不超過2v,中心電壓爲1.6v。如圖所示,取R2=R3=R=200K,RF=10K,R1=10K,則R+=R/2=100K,U0=(1+RF/R1)((R+/R)1.6+R+/RUi)=1.6+Ui。加法電路

利用Multisim仿真加法電路如圖所示,一端輸入信號Ui設定爲峯峯值爲2v,頻率1.2Hz的正弦信號,另一端輸入信號設定爲1.6v的直流電壓源,則預計輸出信號爲偏移量爲1.6v,峯峯值2v的正弦信號。
加法仿真電路

加法仿真電路輸入信號波形如圖所示,峯峯值爲2v的正弦信號

加法仿真電路輸入信號波形

加法仿真電路輸出信號波形如圖所示,輸出電壓爲偏移量爲1.6v,峯峯值2v的正弦信號
加法仿真電路輸出信號波形
4:電壓跟隨器

因爲普通阻容濾波電路的輸出阻抗比較高,與加法電路直接耦合,會使阻容濾波電路輸出電壓因爲分壓而發生衰減,無法實現預期功能,所以級聯電壓跟隨器,達到阻抗匹配的目的
如圖:

電壓跟隨器
注:本文中放大電路所用芯片均爲LM324,M324系列器件帶有真差動輸入的四運算放大器,具有真正的差分輸入。與單電源應用場合的標準運算放大器相比,它們有一些顯著優點。該四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的電源下,靜態電流爲MC1741的靜態電流的五分之一。共模輸入範圍包括負電源,因而消除了在許多應用場合中採用外部偏置元件的必要性。
這幾種電路使我們處理信號時時常能用到而且效果不錯,在處理微弱信號上也有很強的能力,需要我們自己根據實際情況來搭配使用。還有許多經典電路在這就不一一寫出了。
大家要是有好的方法,可以交流。

發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章