[發明專利]一種微弱信號測量的選頻放大電路

有效

• 申請號: 201310347777.0
• 申請日: 2013-08-09
• 公開（公告）號: CN103427790A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 黃敏興;梁禮龍;何廣棟
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H03H19/00
• 分類號: H03H19/00;G01R31/12
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本發明涉及一種微弱信號探測技術，特別涉及一種微弱信號測量的選頻放大電路，該電路可測量高壓下超導調幅調制磁信號，可以確定超導的轉變溫度。

背景技術

現有的技術中，如文獻：陳曉嘉等在《自然雜志》466卷950-953頁發表的文章《由壓力驅動的電子態競爭所導致的超導電性增強》所公開的技術，如圖1所示，當前超導磁信號提取而形成的傳統裝置是金剛石對頂砧微弱磁信號測量裝置。由于高壓裝置金剛石對頂砧腔體內樣品很小（10^-6—10^-7cm³），在這樣小的空間下要用物體接觸的方式測量超導的電導率以表征超導的性質難度非常大，因此，非樣品接觸的磁信號測量是一種理想手段，所以選用交流磁化率曲線來表征超導的性質。

現有技術中，如文獻：余勇等在《中國物理快報》2009年第26（2）卷26201發表的文章《高壓下測量超導轉變溫度的簡單系統》，經過理論分析，提取的磁信號是納伏級（nV）。而通常探測線圈匝數約為200匝，半徑約為2mm，電阻約為200歐姆；由于阻抗不匹配和中心頻率不同，一般的前置放大器不能實現預期的放大功能，因此，必須制作一種微弱磁信號測量的選頻放大電路來實現信號放大。

超導轉變溫度測量的金剛石頂砧微弱磁信號測量裝置，如圖1所示，是由一個高壓系統和感應線圈系統構成，由對頂砧系統提供高壓、感應線圈系統提取并處理信號。信號線圈系統包含信號線圈、補償線圈、高頻激勵線圈和低頻調制線圈四部分。感應線圈系統的設計是基于邁斯納效應、法拉第電磁感應定律以及信號的調幅調制的原理設計而成的。但是依賴于這個系統的缺陷是噪聲信號過大。裝置噪聲信號為毫伏級(mV)，而所需要提取的磁信號卻只是納伏級(nV)。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種微弱信號測量的選頻放大電路，本選頻放大電路的中心頻率為30KHz，其選頻特性非常的優良，而且放大倍數為47dB左右，該電路的選頻放大性能良好。

本發明的目的通過下述技術方案實現：一種微弱信號測量的選頻放大電路，包括兩級放大電路，第一級使用反比例放大電路，第二級使用選頻放大電路。其中：第一級使用反比例放大電路，包括第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3和第二運算放大器U2。第一級放大電路的放大倍數為第一級放大電路的放大倍數為第二電阻（R2）阻值除以第一電阻（R1）阻值的商，即：R₂/R₁。第三電阻R3是放大器正相端的匹配電阻，它等于放大器負相端所接電路的等效電阻，即它的阻值約為第一電阻R1和第二電阻R2并聯后的值，這個目的是為了給放大器設置良好的偏置電壓；

第二級使用選頻放大電路，包括第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第一電容C1、第二電容C2和第一運算放大器U1。第二級選頻放大電路的放大倍數是R₇/2R₄，中心頻率f₀的計算公式是：

f0=12πCR7R7(1R4+1R5+R6);]]>

本選頻放大電路的中心頻率為30KHz，根據中心頻率公式，第一電容C1、第二電容C2采用的均是電容值為820pF的瓷片電容；計算可得到第六電阻R6的阻值設置為165歐姆。第八電阻R8是放大器正相端的匹配電阻，目的是為了給放大器設置良好的偏置電壓，第八電阻R8的阻值約為負相端的等效電抗取實數的模。