[发明专利]一种高精度微弱信号测试仪及测试方法

权利要求书

1.一种高精度微弱信号测试仪，其特征在于：包括前置电流-电压转换电路模块(101)、第一级放大电路模块(102)、电压跟随电路模块(103)、第二级放大和低通滤波电路模块(104)、信号反相放大电路模块(105)和保护电路模块(106)；

所述的前置电流-电压转换电路模块(101)用于从传感器输入的超低频微弱电流信号I_in转换为超低频微弱电压信号V₁；

所述的第一级放大电路模块(102)用于将超低频微弱电压信号V₁经过第一级放大得到超低频电压信号V₂，第一级放大电路的放大倍数由具体信号处理的精度需求和电路结构而定；

所述的电压跟随电路模块(103)用于隔离第一级与第二级放大电路，降低它们之间的相互影响；

所述的第二级放大和低通滤波电路模块(104)用于将超低频电压信号V₂经过低通滤波、第二级放大器放大得到超低频电压信号V₃；

所述的信号反相放大电路模块(105)用于将放大后的信号V₃进行反相放大，使得最终的输出信号V₄与输入信号I_in同相，最终输出信号V₄为输出满足记录测试要求的电压信号；

所述的保护电路模块(106)用于电路输入、输出的过流、过压保护。

2.如权利要求1所述的一种高精度微弱信号测试仪，其特征在于：

所述的前置电流-电压转换模块(101)包括高阻抗放大器U_g1、第一电阻R₁、第二电阻R₂、第三电阻R₃和第一电容C₁；第一电阻R₁接在高阻抗放大器U_g1的反相输入端；第二电阻R₂为高阻抗放大器U_g1的负反馈电阻；第三电阻R₃一端接在高阻抗放大器U_g1的正相输入端，另一端接地；第一电容C₁为负反馈电容，与第二电阻R₂并联；

所述的第一级放大电路模块(102)由第一放大器U₁、第四电阻R₄、第五电阻R₅、第一电位器RW₁、第二电容C₂组成；第四电阻R₄接在第一放大器U₁反相输入端；第五电阻R₅一端接在第一放大器U₁正相输入端，另一端接地；第一电位器RW₁接在第一放大器U₁的两个引脚上来调节前置放大的倍数，第二电容C₂与第五电阻R₅并联去噪；

所述的电压跟随电路模块(103)由第二放大器U₂的第一信号通道组成，第二放大器U₂反相输入端与输出端连接；第一级放大电路模块输出的信号正相输入电压跟随模块电路；

所述的第二级放大和低通滤波电路模块(104)由第二放大器U₂的第二信号通道，第六电阻R₆、第七电阻R₇、第八电阻R₈、第二电位器RW₂、第三电容C₃、第四电容C₄、第五电容C₅组成；第六电阻R₆、第七电阻R₇接在第二放大器U₂第二信号通道的反相输入端；第八电阻R₈一端接第二放大器U₂第二信号通道的正相输入端，另一端接地；第二电位器RW₂接第二放大器U₂第二信号通道的负反馈，调节放大倍数；第三电容C₃与第二电位器RW₂并联；第四电容C₄接在第二放大器U₂第二信号通道的输出端与第六电阻R₆、第七电阻R₇之间，与第二电位器RW₂、第三电容C₃组成低通滤波电路；第五电容C₅与第八电阻R₈并联；

所述的信号反相电路模块(105)由第二放大器U₂的第三信号通道，第九电阻R₉、第十电阻R₁₀、第十一电阻R₁₁、第六电容C₆组成；由于前面的前置电流-电压转换电路模块(101)、第一级放大电路模块(102)、第二级放大和低通滤波电路模块(104)均是采用反相输入，因此最后需要接入信号反相模块(105)电路来使得整个电路的输入和输出同相；

所述的保护电路模块(106)分别接在前置电流-电压转换模块电路与第一级放大电路模块之间和测试仪的输出端；前置电流-电压转换模块电路与第一级放大电路模块之间的保护电路由并联的第一二极管D₁、第二二极管D₂组成；测试仪输出端的保护电路由第十二电阻R₁₂、第一稳压管D_w1、第二稳压管D_w2组成；另外，为滤除外界的噪声进入测试仪，测试仪输出端并联第七电容C₇。