微电流测量中的噪声抑制_贾焕福

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一种微弱电荷检测放大电路设计

一种微弱电荷检测放大电路设计杨志文;赵冬青;焦新泉;贾兴中【摘要】针对传统电荷放大器对电缆噪声敏感, 无法精确测量微弱电荷的问题, 设计了一种三运放差动放大电路.通过构建传统电荷放大电路的噪声模型, 分析了本底噪声对测量结果的影响, 针对其共模特性, 设计了三运放差动放大电路, 放大微弱电荷同时能有效抑制电缆中的本底噪声, 提高电路的共模抑制比.经Multisim仿真和硬件电路实验证明, 该电路能实现±1.5 pC微弱电荷的检测放大, 在电缆叠加32.8 mV干扰噪声的情况下, 输出信号幅值与理论值误差仅为1.3% , 进而验证了该电路的可行性与可靠性.【期刊名称】《电子元件与材料》【年(卷),期】2019(038)002【总页数】5页(P71-75)【关键词】电荷放大器;微弱电荷;差动放大电路;本底噪声;共模特性;共模抑制比【作者】杨志文;赵冬青;焦新泉;贾兴中【作者单位】中北大学电子测试技术国家重点实验室,山西太原030051;中北大学电子测试技术国家重点实验室,山西太原030051;中北大学电子测试技术国家重点实验室,山西太原030051;中北大学电子测试技术国家重点实验室,山西太原030051【正文语种】中文【中图分类】TN721脉动压力是指压力在液体和气体中的动态变化,如用于圆筒中压力的测量,爆炸场的测试,和其他气压和水压的处理中[1]。

传统的测量方法采用压电式压力传感器,但它的压敏元件阻抗一般都较高,通常前置放大器有两种形式:一种是电压放大器,另一种是电荷放大器,电荷放大器是一种将电荷信号转换为电压信号的放大器,通常被用作传感器的转换电路[2],被广泛地应用于自动控制等领域[3]。

电荷放大器相比于电压放大器在压电传感器测量系统中最明显的优点就是电缆分布电容的变化不会影响其测量结果,但是电荷放大器对电缆噪声敏感,因此很难实现微弱电荷的检测。

针对这一问题,本文重点分析了本底噪声对传统电荷放大器的影响。

磁探测定位系统噪声抑制技术研究

磁探测定位系统噪声抑制技术研究发布时间：2022-12-12T06:33:46.544Z 来源：《科学与技术》2022年16期作者：官业欣，赵文纯[导读] 本文通过基于磁偶极子理论，运用BAS算法，建立磁探测定位系统的噪声抑制模型，针对水下运动平台不同的噪声来源建立数学模型，并运用添加随机噪声的虚拟仿真验证算法，验证了噪声抑制技术的可行性。

官业欣，赵文纯（1、中国船舶集团第七一〇研究所，湖北宜昌443000；2、磁学研究中心，湖北宜昌443000）Abstract：In this paper, the noise suppression model of magnetic detection and positioning system is established by using BAS algorithm based on magnetic dipole theory, establishing mathematical models for different noise sources of underwater motion platforms, and verifying the feasibility of noise suppression technology by using virtual simulation of adding random noise to verify the algorithm. The noise suppression technique proposed in this paper has a good application value in the noise suppression of underwater motion platform, and is of great significance to the development of underwater non-acoustic detection technology in China.摘要：本文通过基于磁偶极子理论，运用BAS算法，建立磁探测定位系统的噪声抑制模型，针对水下运动平台不同的噪声来源建立数学模型，并运用添加随机噪声的虚拟仿真验证算法，验证了噪声抑制技术的可行性。

微弱信号检测第三章干扰噪声及其抑制

3.4 屏敝电缆的接地
3.4.1 电缆屏蔽层与芯线间的耦合 (1) 耦合模型
屏蔽层电阻
is产生的磁通
屏蔽层与芯线间的互感
Lsis
定义
屏蔽层电感量
M
is
M Ls
3.4 屏敝电缆的接地
3.4.1 电缆屏蔽层与芯线间的耦合 (2) 屏蔽层截止频率 fc
is

Rs
s jLs
M Ls i jMis jLsis
n jLs Rs
3.4 屏敝电缆的接地
3.4.2 接地抑制电场耦合噪声 (1) 无屏敝导线间的容性耦合
u2

1
jRC jR(C
C2G
)
u1
R
1
(C C2G )
u2

C
C C2G
u1
与频率无关
u2
RC
u1
1 R(C C2G ) 2
R
1
(C C2G )
322 10lg r f 3r3r
磁场为主
RM

20 lg
4Zs
2π f 0r

14.6 10lg
r fr2 r
3.3 屏敝
3.3.4 屏蔽效果 (1) 屏蔽总效果
S 20lg Ei Et
20lg Hi Ht

A R Bs
校正系数
Zs Zw 时
u2 jRCu1
与频率成线性
3.4 屏敝电缆的接地
3.4.2 接地抑制电场耦合噪声 (1) 无屏敝导线间的容性耦合
① 容性耦合的敏感度取决于分布电容
② 放大器接收到的干扰噪声强度正比于噪声源的强度

一种低噪声放大器衬底电阻噪声抑制技术

一种低噪声放大器衬底电阻噪声抑制技术黄东;陈志达;龚泽鹏;吕晓哲;苗瑞霞【期刊名称】《西安邮电大学学报》【年(卷),期】2022(27)1【摘要】为了降低低噪声放大器(Low Noise Amplifier,LNA)的噪声系数(Noise Figure,NF),提出了一种LNA衬底电阻噪声抑制方法。

根据金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide Semiconductor,MOS)的衬底寄生电阻在源衬电容间产生噪声电流的原理,利用MOS管衬底电阻的小信号模型得出衬底噪声电流在大于一定的衬底电阻阻值时存在反比关系,采用增大衬底电阻阻值方法来降低MOS管衬底电阻噪声,从而减小整体LNA的噪声系数。

将此方法应用于共栅级、电阻负反馈共源级与源简并电感型共源级等3种LNA中,采用台积电0.18μm互补金属氧化物半导体工艺设计,仿真结果表明,应用降噪技术后,共栅级、源简并电感型共源级和电阻负反馈型共源级LNA的NF最高降幅分别为0.99 dB、1 dB与1.18 dB。

所提方法能够有效降低LNA的NF,并且提高3种LNA的线性度。

【总页数】7页(P53-59)【作者】黄东;陈志达;龚泽鹏;吕晓哲;苗瑞霞【作者单位】西安邮电大学电子工程学院【正文语种】中文【中图分类】TN402【相关文献】1.一种基于多普勒谱AR建模的SAR图像纹斑噪声抑制技术2.一种新型多普勒噪声抑制技术对BepiColombo任务无线r电科学实验的性能提升3.一种新的非线性噪声抑制技术4.一种新型多普勒噪声抑制技术对BepiColombo任务无线电科学实验的性能提升5.一种基于噪声抵消技术的宽带低噪声放大器因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

低频微弱信号检测中工频噪声的零点消除法

低频微弱信号检测中工频噪声的零点消除法
杨晓阔;王曙钊;金贵斌
【期刊名称】《电测与仪表》
【年(卷),期】2008(045)001
【摘要】针对陷波器不能有效滤除工频及各高次谐波的情况,提出了一种在低频微弱信号检测中消除工频干扰的零点采样新方法,该方法通过跟踪工频信号产生间隔与工频周期相同的脉冲序列,对混合信号进行过零同步采样.理论分析和仿真实验表明有用信号在低频条件下,此方法可有效滤除工频及其整数倍谐波干扰噪声,对随机噪声也有一定的抑制能力.此方法可以推广到具有任意单频噪声干扰的信号检测系统中.
【总页数】3页(P11-13)
【作者】杨晓阔;王曙钊;金贵斌
【作者单位】空军工程大学,理学院,西安,710051;空军工程大学,理学院,西
安,710051;空军工程大学,理学院,西安,710051
【正文语种】中文
【中图分类】TN713
【相关文献】
1.化学实验室中的噪声与微弱信号检测 [J], 张天高;蔡生民;童汝亭
2.强噪声背景中微弱信号检测的初步研究 [J], 王利亚;印春生;任琴;左健;许存义;潘忠孝
3.强噪声背景下的低频微弱信号检测装置 [J], 姜毅力;陈莉华;刘关关;林宏
4.基于脉冲电流法的低频与工频电压下\r油中电晕放电特性对比研究 [J], 周远翔;周仲柳;郭绍伟;牛铮;张灵
5.红外光谱仪中微弱信号检测电路的低噪声设计 [J], 张洋;张记龙;杜宣燕
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放大器的最佳源电阻为：
在此条件下放大系统的噪声系数达到最小，此时的噪声系数为：
在上式中，前置放大器输入电压噪声的平方根谱密度采用表示，代表输入电流噪声的平方根谱密度。
如何选择低噪声前置放大器的依据就是根据上两式得到的。通过上式我们可以知道，为得到最小噪声系数，应该是
和值较小的元件才适合作为低噪声放大器。我们还应该选择低频抗噪声元件，这是因为和都是以频率为变量的函数。
所谓ＰＣＢ板就是印制电路板，ＰＣＢ板的设计中布局的成功与否不但直接影响布线的效果，还会对系统的稳定性产生影响。在微电流测量的情况下我们需要考虑的因素更多，包括元件的散热、物理结构、布线的合理性、电磁干扰等。在连接元件时的原则是：在保证有效连接的同时要求引线达到最短，电路板分区一定要合理，模拟电路与数字电路之间要用地线把它们分开，以减少串音的干扰（相互临近的线与线之间由于产生祸合现象所导致的引进的噪声干扰），敏感元件与干扰源必须要分开放置，以免产生无谓的噪声。电路板边缘区域预留给大功率的电子元件，并且为了尽可能地减少干扰大功率的电子元件，地线要单独的连接。布线过程中要把大功率地线、模拟地线、数字地线分立，然后连接到汇总接地点。
关键词：微电流；测量；噪声；抑制中图分类号：ＴＭ１３文献标志码：Ａ文章编号：１６７４－８６４６（２０１４）１１－０２５３－０１
单纯的放大采集到的信号不能够很好地区分被测信号，因此我们致力于提高所采集信号的信噪比。只有在经过消噪后才能通过增大被测微弱信号的幅度，从而有效地识别被测信号并加以分析。在信号采集的过程中，噪声主要是由采集设备的一级设备—— —前置放大器介入的。弗里斯公式如下：
总之，有源放大器的选择最理想的是ＯＰＡ１２８、ＯＰＡ１２９或ＡＤ５４９。后面的二级放大器，可选用ＡＤ６２０或ＩＣＬ７６５０。本文的设计中选用了ＯＰＡ１２９、ＡＤ６２０。２线路板低噪声技术
２．１布线技术印刷电路板设计中布线是一门技术。在完成电路图的设计
后，我们要把原理图反映在电路板上。本实验采用电路板正反面双面布线的方式。在布线时，印刷线条间安全间距一定要掌握，以免发生短路，同时还要考虑到信号的特性，一定要在走线过程中保持信号的完整性。
参考文献：
［１］熊伟林．高输入阻抗检测电路［Ｊ］．电子测试，２０１１，（０６）：９８，１０１．［２］殷铸灵，许良军．小信号放大电路的燥声分析［Ｊ］．机电元件，２０１１，１２（０６）：
１８－２１．
２５３
集成电路的优点是，元件高度集成化，因此大大降低了设计难度。正因为集成电路的通用性，其在设计上难免追求广泛的应用，所以在一定程度上限制了系统的部分性能。其抗噪性能与分立元件相比要差很多。例如，晶体管分立电路与集成元件电路相比，其抗噪能力要高数倍。
在微弱直流电流信号的检测中，电流源内阻理论上是无穷大的。在理论上，采集电路的前置放大器元件的最佳源电阻越大，其抗噪能力就越强。栅极感应噪声以及沟道热噪声是导致结型场效应管噪声的主要原因，但是栅源ＰＮ结对他们的影响并不明显。因此就白噪声而言，三极管所受的影响要大于结型场效应管，其在低频中的表现要差的更多。通过上述分析可知，三极管的抗噪能力要远低于场效应管。所以，考虑到由于场效应管的最佳源电阻大的同时其等效输入电流噪声很小，因此我们选择场效应管来作为微电流测量中的前置放大器元件。
对于微电流测量电路，低噪声原则必须要遵守。由于本实验采用，所以要求有一个接电源点，一个接地点。电路板正反面要求垂直布线地线，因为平行地线之间会产生平行电容。用金属孔链接交叉的地线。
在微电流测量中的信号线不能高速继电器线以及大电流线呈现平行状态。把藕电容连接在电源和地之间可以降低高频噪声的影响，同时可以收纳和放出电路中开关动作时的充放电能。在低频时对于公共阻抗由于祸合现象产生的噪声可以采用一点接地的方式来处理。在布线过程中信号线相对要细一些，但是电源线和地线理论上是越粗越好。尤其是地线，在ＰＣＢ板有空余的情况下，应该尽量加粗地线。它们大致的关系如下：信号线要比电源线细，地线要比电源线更粗。地线如果采用添加铜层这种方式，效果会更好。２．２ PCB 版可靠性布局
第５卷第１１期２０１４年１１月
黑龙江科学ＨＥＩＬＯＮＧＪＩＡＮＧＳＣＩＥＮＣＥ
Ｖｏ１．５Ｎｏ．１１Ｎｏｖｅｍｂｅｒ２０１４
微电流测ห้องสมุดไป่ตู้中的噪声抑制
贾焕福
（龙煤集团鹤岗分公司兴山煤矿，黑龙江鹤岗１５４１０５）
摘要：抑制噪声是信号检测领域所共同面对的核心问题，因为采集设备所采集的信号都是含有噪声的。本文主要探讨了有源放大器的选取和线路板低噪声技术。
由于前置放大器的噪声系数对整个测量电路的噪声系数起到决定性的作用，所以，前置放大器的噪声系数对采集设备的测量精度的影响尤为重要。在对采集系统进行设计时，要注意抑噪性能，因此要使用低噪声元件，还要设计好放大级数和电路组态，同时做好低噪工作点的选择。１有源放大器的选取
由于采集电路中的各级后续放大器会将前置放大器所引入的噪声逐级放大，因此整个测量电路的噪声特性都受前置放大器的噪声系数的影响。另外，必须注意前置放大器的噪声匹配情况，实际操作过程中被测信号源是与前置放大器链接在一起的。电路的噪声系数只有在采集电路的前置放大器的最佳源电阻与信号源的电阻近似相同的时候，产生的噪声才最小。
疏密是否均匀、布线是否完整、排列是否整齐是衡量一个ＰＣＢ板布局和合理性的最直观的指标。要求方便更换ＰＣＢ板上的经常会发生耗损的元件，对于需要可调控性能的元件则要预留调整空间。同时需要控制ＰＣＢ板所处的环境湿度，并注意防尘。２．３屏蔽和接地设计
由于在微电流测量中的被测信号十分微弱，所以任何微小的噪声信号都会对测量结果造成很大的影响。电磁场的干扰需要测量仪器采用外加铁壳的方法来屏蔽。同时在现场操作时可能电极需要外接很长的引线，从而产生噪声信号。大地具有很高的电阻，接地过程中，被测电流通向大地，将直接影响前置放大器的工作效果，但是不接地又会导致信噪比的大幅减小。其他大功率电器如果在进行微电流检测的时候工作，也会造成较大的干扰。