摘 要：本文首先简单说明了系统总体设计、具体设计情况等微弱信号检测前置处理模块电路设计的相关内容。再具体分析了针对所设计的微弱信号检测前置处理模块电路的实验测试， 并得出了相应的结论。
关键词：微弱信号检测； 前置处理模块电路设计；
1、 微弱信号检测前置处理模块电路设计具体情况简介
1.1、 微弱信号测量系统总体设计简介
在进行微弱信号检测操作的时候， 常常会遇到环境振动过强、信噪比低等困难。针对于此， 所设计的微弱信号测量系统就应当具有以下两样性能。其一， 要能够有效对如测量环境等的干扰进行抑制， 因此需要有较高的共模抑制比。其二， 要能够对微弱信号源内阻的影响进行控制与减弱， 这需要有较高的输入阻抗， 这样才能达到低噪声、低漂移的目的。则最终所设计的微弱信号测量系统主要由PD光电、前置处理模块等三个部分构成。
1.2、 如何设计微弱信号检测前置处理模块电路
其一， 作为前置处理模块中最重要的组成部分之一， 此处所设计的前置放大电路为了能够有效降低信号放大时引入的噪声和漂移， 因此重点考虑了共模抑制比、输入阻抗等方面的情况。也就主要由输入缓冲、高频滤波和增益放大等三个部分组成了设计电路。具体设计情况如图1所示。其中的最前级电路主要采取了电压跟随器的设计方法， 能够有效地对信号源进行隔离操作、对处理电路系统进行放大操作。而能够有效去除高频干扰的低通滤波网络则由R1、R2、C1、C2、C3构成。为了有效地将输入阻抗和共模抑制比提高增大， 并且考虑到经济等方面的问题， 此处所设计的前置放大电路采用的是三运放的经典结构。同时为了有效控制噪声， 此处就采用了高精度的绕线、金属膜、硅碳膜、碳膜等类型的电阻和云母、瓷介电容器分别作为所设计的前置放大器的电阻和电容。
图1
其二， 此处所设计的带通滤波电路主要是基于带宽窄、Q值高等方面的考虑， 采用了双T带阻网络带通滤波器。其具体设计思路为：先构成一个带阻电路， 其主要是运放电路和带阻电路一起组成， 再借助适当的RC网络反馈回路来进行带通选频。其具体设计情况如图2.
图2
其三， 差分式减法电路是此处所设计的电平抬升电路采用的主要电路形式， 并同时进行了抬升3V的操作。这主要是为了后续能够更好地进行A/D转化操作。其具体设计情况如图3所示。
图3
2、 针对所设计微弱信号检测前置处理模块电路的实验测试
首先使用信号发生器将需要的正弦信号产生出来， 此项实验中所产生的正弦信号多为2k Hz、1m V幅值， 再将其使用前置模块处理后就可以得到相应的波形图。其中所设计的电路的放大器、滤波分别放大为五十一倍和六十二倍。其实际的幅值为2.6V, 则其前置、滤波、增益， 在实际上， 分别放大了五十倍、五十二倍和两千六百倍。
然后给出500Hz、700Hz、1000Hz、2000Hz、5000Hz等五个不同的频率条件， 并通过实验测试最终得到了相应的结果。五个不同信号频率的输入级、前置输出、滤波器输出、总增益分别为1m V、48.3m V、2.60V、2604.1m V、49.5m V、2.68V、2680.1m V、48m V、2.58V、2580.1m V、50m V、2.60V、2600.1m V、47.4m V、2.52V、2520.
再使用信号发生器产生1k Hz、500μV幅值的正弦波、三角波和锯齿波。其相应放大后的幅值为1.25V, 并得出相应的波形图。接下来就要进行带通滤波电路特性测试， 其具体操作过程为：先确定一个信号发生器所产生正弦信号的幅值条件， 再对输出频率进行改变， 如此就能够得到在不同频率条件下， 前置模块的输出信号。此项带通滤波电路特性测试中所给出的输出频率分别为950Hz、1000Hz、1050Hz, 其相应的幅值分别为1.5V、3V、2V.最终通过计算， 可以知道此处所设计的微弱信号检测前置处理模块电路的带通滤波带宽为50Hz.
最终可以得知， 要想能够较好地进行后续的A/D采集工作， 就需要满足将波形抬升3V, 且在0V之上的前提条件。
3、 针对所设计微弱信号检测前置处理模块电路的实验测试的结论
对于经PD转换后五百的微弱电信号， 此处所设计的微弱信号检测前置处理模块电路能够有效地进行放大、滤波、去噪乃至电平抬升等操作， 同时也能较好地满足后续进行A/D转换和DSP数据处理分析操作等的需要。换而言之， 此处所设计的微弱信号检测前置处理模块电路不但能够有效较好的抑制噪声、抗干扰等能力， 更能够放大信号， 且具有很高的带通滤波效能。因此在运用基于Y光纤所构建的斐索型激光干涉微振动测量仪器进行微弱信号检测处理工作时， 就可以使用此处所设计的微弱信号检测前置处理模块电路， 并取得较好的效果。同时也可知， 此处所设计的微弱信号检测前置处理模块电路具有较好的切实可行性， 而且使用起来十分方便高效。
4、 结语
针对目前技术存在的不足， 此处设计了一种能全新的微弱信号检测前置处理模块电路， 主要由电压跟随器、双T带阻网络带通滤波器和差分式减法电路等部分构成。并且由相应的实验测试可知， 该电路具有十分优越的性能， 能够有效满足各大领域对微弱信号检测处理的现实需求。
参考文献：
[1]许江淳， 李瑞， 赵烨。高精度微弱信号检测装置设计[J].传感器与微系统， 2017, 36 （02） :94~96.
