[实用新型]一种直流放大器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种直流放大器，属于微弱直流信号检测领域。

背景技术

在所有需要微弱信号检测的领域中，各种微弱的物理量信号都需要先转换 成电压或电流信号之后再进行放大、并进行信号检测处理。由各种微弱物理量 信号转换得到的电信号多数是微弱的直流或低频信号。直接放大直流或慢变信 号会受到诸多直流误差的影响，特别是直流放大器失调电压的影响。为了减小 各种误差对微弱直流电压信号检测的影响，首先将直流信号调制到某一频率处 变成交流信号。而且交流信号的频率不能太低，因为噪声的功率谱密度与频率 成反比关系，所以过低的频率会使微弱的交流信号完全淹没在噪声中。

目前，调制和斩波技术被广泛应用于低频的弱信号的检测中。调制的主要 目的是用来消除电路的低频噪声和低频漂移，这种通过把慢变信号或直流信号 调制成交流信号的检测方法可以减小检测干扰和误差，而且这种直流调制检测 原理被应用在很多微弱物理量信号的检测中。

锁定放大器自问世以来，在微弱信号检测方面显示出优秀的性能，在科学 研究的各个领域得到了广泛的应用，推动物理、化学、生物医学、地震、海洋 等行业的发展。锁定放大器是一个以互相关锁定接收原理为核心，通过低通滤 波实现的微弱信号检测仪，它能将微弱交流信号的幅值、相位信息从强噪声背 景中提取出来。相敏检测器是锁定放大器的核心器件。调制后的信号只要使用 一般的解调就可以恢复出信号，但是通过使用同频参考信号进行同步解调的方 式能将噪声更彻底的抑制，从而将信号输出信噪比提高。信号的相敏检波就是 通过这种同步解调的方式实现的。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可以避免电路低频噪声和检 测干扰，将信号以更高的信噪比解调出来，并避免通过带通滤波器的信号频率 的漂移和变化的直流放大器。

为解决以上技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种直流放大器， 包括前置调理电路和锁定放大器,所述前置调理电路包括依次连接的调制信号 产生电路、调制电路和前置放大电路，所述锁定放大器包括依次连接的频率合 成器、混频器、带通滤波器、相敏检测器、低通滤波器和直流放大器，所述频 率合成器的输出端同时与移相器的输入端相连接，所述移相器的输出端与所述 相敏检测器的输入端相连接。

带通滤波器输出的信号和移相器输出的参考信号一起输入到相敏检测器进 行相敏检测和低通滤波，最后经直流放大器实现对信号幅度的测量。

所述前置放大电路包括高精度仪表放大器AD620芯片，对斩波后的交流信 号进行放大处理。

所述调制信号产生电路包括集成运放电路。调制信号产生电路产生相位相 反的两路方波控制信号，采用集成运放电路实现方波信号的产生，集成运放作 为高增益放大器，只要加入适当的反馈网络，利用正反馈原理，使其满足振荡 条件就可以组成各种波形振荡电路。

所述调制电路包括ADG711四通道互补对称型集成模拟开关。微弱直流信 号经过调制开关的换流在电阻上产生方向相反的电压，进而在负载上形成方波 信号，实现调制电路。

所述频率合成器的电路中包括晶体振荡器，所述晶体振荡器与一个闭环回 路组成的锁相环相连接。

所述闭环回路包括依次环状连接的鉴相器、积分器、放大器、压控振荡器、 乘法器、低通滤波器，所述晶体振荡器与所述乘法器相连接。

频率合成器产生的高稳定度的f_i和f_i+f₀两种频率输出，f_i经移相用作相 敏检测器的参考信号；f_i+f₀送给混频器，与频率为f₀的待测信号进行混频。 混频器输出的差频项及和频项经中心频率为f_i的带通滤波器后，输出频率为f_i的中频信号，其幅度正比于被测信号幅度。

本实用新型的有益效果在于：

1.采用前置调理电路，利用斩波技术，将微弱直流信号调制成交流信号， 实现了避免各种直流误差和检测干扰；