CN112505536A - 一种微弱信号抗干扰测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微弱信号抗干扰测量方法，该方法为：一二次融合开关的状态检测过程中，检测电路采用的集成运算放大器芯片参数为：失调电压典型值为15µV(A级)，偏置电流为0.4 nA，失调电流为0.1 nA，输出电流最高为±10 mA，失调电压产生的误差为(2×15µV)÷10 V=3 ppm。本发明采用失调电压典型值为15µV(A级)，偏置电流为0.4 nA，失调电流为0.1 nA，输出电流最高为±10 mA的集成运放，失调电压产生的误差约为(2×15µV)÷10 V=3 ppm，该集成运算放大器加强微弱信号的检出能力、低零漂和低偏置。

Description

一种微弱信号抗干扰测量方法

技术领域

本发明涉及一种微弱信号抗干扰测量方法，属于一二次融合开关信号采集技术领域。

背景技术

一二次融合开关的检测，测量的信号范围宽，要求高；范围要求10mV到5V，范围内精度0.05%，角差小于1’；100mV以下工频交流信号一般称为微弱信号。

在一二次融合开关的微弱信号检测的过程中，噪声会导致信号检测精确性差，因此，对于噪声的抑制和屏蔽至关重要，由于信号微弱，很容易受到现场噪声污染,这些噪声主要由环境噪声、电路元器件自身产生的噪声和电源的工频噪声组成, 因此在噪声的抑制和屏蔽上要综合考虑。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种微弱信号抗干扰测量方法，以解决现有技术中存在的技术问题。

本发明采取的技术方案为：一种微弱信号抗干扰测量方法，该方法为：一二次融合开关的状态检测过程中，检测电路采用的集成运算放大器芯片参数为：失调电压典型值为15 µV(A级)，偏置电流为0.4 nA，失调电流为0.1 nA，输出电流最高为±10 mA，失调电压产生的误差为(2 × 15 µV) ÷ 10 V = 3 ppm。

优选的，上述采用集成仪表放大器作为对称输入端，仪表放大器具有10 MHz的高带宽、−110 dB的低总谐波失真(THD)，以及780 ns的0.001%建立时间（最大值）。

优选的，上述检测电路在连接电源的电路处增加旁路电容。

优选的，上述检测电路在模数转换时采用具有 50Hz 陷波的模数转换器。

优选的，上述检测电路的数字电路部分与模拟电路部分分别接地。

优选的，上述检测电路信号的接入应采用屏蔽网络线接入电路中。

优选的，上述屏蔽网络线外层为网状屏蔽金属线，在传输的线路中两端屏蔽层与最近的大地相连。

优选的，上述集成仪表放大器为程控放大倍数的结构,通过程控开关调整反馈电阻的大小,从而改变放大倍数。

优选的，上述程控开关选用光偶开关。

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明的效果如下：

1）本发明采用失调电压典型值为15 µV(A级)，偏置电流为0.4 nA，失调电流为0.1nA，输出电流最高为±10 mA的集成运放，失调电压产生的误差约为(2 × 15 µV) ÷ 10 V= 3 ppm，该集成运算放大器加强微弱信号的检出能力、低零漂和低偏置；

2）本发明采用仪表放大器作为对称输入端，仪表放大器10 MHz的高带宽、−110 dB的低总谐波失真(THD)，以及780 ns的0.001%快速建立时间（最大值），能够保证的失调漂移和增益漂移分别为1.2 µV/°C和10 ppm/°C (G = 1000)，除了具有宽输入共模电压范围外，在DC至20 kHz且G = 1000时，该器件还具有100 dB的高共模抑制能力，并通过保持内部电阻与放大器的高度匹配来改善性能；

3）本发明在电路设计时应在连接电源处增加旁路电容,隔离电源的交流噪声，减少工频噪声影响；

4）在模数转换时采用具有 50Hz 陷波的模数转换器是为了滤除50Hz 的工频干扰；

5）数字电路部分与模拟电路部分分别接地, 尽量减少模拟电路的接地点同时采用画圈接地的方法都可以有效的隔离噪声；

6）信号的接入应采用屏蔽网络线接入电路中，屏蔽网络线外层为网状屏蔽金属线，在传输的线路中两端屏蔽层与最近的大地相连，从输入和输出端把干扰信号送入大地，减少环境噪声对信号的影响。

附图说明

图1为本发明的电路结构示意图；

图2为集成运算放大器电源电路图；

图3为集成仪表放大器电源电路图；

图4为5V电源电路。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。

实施例1：如图1-图4所示，一种微弱信号抗干扰测量方法，该方法为：一二次融合开关的状态检测过程中，检测电路采用的集成运算放大器芯片参数为：失调电压典型值为15 µV(A级)，偏置电流为0.4 nA，失调电流为0.1 nA，输出电流最高为±10 mA，失调电压产生的误差为(2 × 15 µV) ÷ 10 V = 3 ppm，采用上述集成运算放大器的原因在于：在微弱信号检测的过程中，噪声的抑制和屏蔽至关重要，由于信号微弱，很容易受到现场噪声污染，这些噪声主要由环境噪声、电路元器件自身产生的噪声和电源的工频噪声组成, 因此在噪声的抑制和屏蔽上要综合考虑。在进行微弱信号检测过程中，为了减少集成运算放大器对电路的干扰，应选择接近理想运算放大器的芯片。主要参数的要求是具有较小的输入偏执电流、输入偏执电压和零漂,具有较大的共模抑制比和输入电阻。特别是电流电压转换级对集成运放的要求较高，一般需要运放的输入偏执电流在pA级。

优选的，上述采用集成仪表放大器作为对称输入端，仪表放大器具有10 MHz的高带宽、−110 dB的低总谐波失真(THD)，以及780 ns的0.001%建立时间（最大值），能够保证的失调漂移和增益漂移分别为1.2 µV/°C和10 ppm/°C (G = 1000)，除了具有宽输入共模电压范围外，在DC至20 kHz且G = 1000时，该器件还具有100 dB的高共模抑制能力，并通过保持内部电阻与放大器的高度匹配来改善性能，集成仪表放大器为程控放大倍数的结构，通过程控开关调整反馈电阻的大小，从而改变放大倍数，程控开关选用光偶开关。为了对数字电路和模拟电路进行隔离,程控开关应选用光偶开关。为了提高仪表放大器的性能，选用集成仪表放大器。

优选的，上述检测电路在连接电源的电路处增加旁路电容，其原因在于：工频噪声是影响电路的主要噪声，通常可通过电路的电源传递到电路中。为了减少这种影响，在电路设计时应在连接电源处增加旁路电容，隔离电源的交流噪声。

优选的，上述检测电路在模数转换时采用具有 50Hz 陷波的模数转换器，是为了滤除50Hz 的工频干扰。

优选的，上述检测电路的数字电路部分与模拟电路部分分别接地, 尽量减少模拟电路的接地点同时采用画圈接地的方法都可以有效的隔离噪声。

优选的，上述检测电路信号的接入应采用屏蔽网络线接入电路中；屏蔽网络线外层为网状屏蔽金属线，在传输的线路中两端屏蔽层与最近的大地相连，从输入和输出端把干扰信号送入大地，减少环境噪声对信号的影响。

如图1所示，测量电路包括依次连接的输入阻抗匹配电路、低通滤波电路（AD）和信号放大电路。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种微弱信号抗干扰测量方法，其特征在于：该方法为：一二次融合开关的状态检测过程中，检测电路采用的集成运算放大器芯片参数为：失调电压典型值为15 µV，偏置电流为0.4 nA，失调电流为0.1 nA，输出电流最高为±10 mA，失调电压产生的误差为3 ppm。

2.根据权利要求1所述的一种微弱信号抗干扰测量方法，其特征在于：采用集成仪表放大器作为对称输入端，仪表放大器具有10 MHz的高带宽、−110 dB的低总谐波失真，以及780ns的0.001%建立时间。

3.根据权利要求1所述的一种微弱信号抗干扰测量方法，其特征在于：检测电路在连接电源的电路处增加旁路电容。

4.根据权利要求1所述的一种微弱信号抗干扰测量方法，其特征在于：检测电路在模数转换时采用具有 50Hz 陷波的模数转换器。

5.根据权利要求1所述的一种微弱信号抗干扰测量方法，其特征在于：检测电路的数字电路部分与模拟电路部分分别接地。

6.根据权利要求1所述的一种微弱信号抗干扰测量方法，其特征在于：检测电路信号的接入应采用屏蔽网络线接入电路中。

7.根据权利要求5所述的一种微弱信号抗干扰测量方法，其特征在于：屏蔽网络线外层为网状屏蔽金属线，在传输的线路中两端屏蔽层与最近的大地相连。

8.根据权利要求2所述的一种微弱信号抗干扰测量方法，其特征在于：集成仪表放大器为程控放大倍数的结构，通过程控开关调整反馈电阻的大小，从而改变放大倍数。

9.根据权利要求7所述的一种微弱信号抗干扰测量方法，其特征在于：程控开关选用光偶开关。

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