一种低噪声分析仪的前端模拟电路的制作方法
【专利摘要】一种低噪声分析仪的前端模拟电路，包括信号输入端口、差分/接地耦合选择电路单元、第一跟随器单元、差分转单端电路单元、AC/DC选择电路单元、第二跟随器单元、单端转差分电路单元以及AD采样电路单元，所述信号输入端口、差分/接地耦合选择电路单元、第一跟随器单元、差分转单端电路单元、AC/DC选择电路单元、第二跟随器单元、单端转差分电路单元以及AD采样电路单元依次连接。与现有技术相比，本实用新型的低噪声分析仪的前端模拟电路主要针对小信号测量，通过采用低噪声元器件、再通过多级信号处理以及软硬件相结合的处理模式，有效的将通道噪声控制在一定范围内，从而使的仪器所能测量的信号就越更小，测量误差也就越小。
【专利说明】一种低噪声分析仪的前端模拟电路
【技术领域】
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[0001]本实用新型涉及低噪声信号处理技术，具体涉及一种低噪声分析仪的前端模拟电路。
【背景技术】
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[0002]噪声是许多信号处理系统的基本制约因素。同样，它是许多电子设计，特别是接口电路的主要制约条件。在测试与测量、医学成像和高速数据通信等方面的行业趋向都需要越来越高的信息密度。与此同时，半导体工艺的进步能实现更高的数据处理速度和功能密度，但却要降低工作电源电压，由此降低信号幅度。结果是，加大了系统设计对模拟前端噪声性能进行管理的压力。目前市场上大部分的测试仪器噪声都较大，一般都在1uV以上；也有部分设计通过提取噪声进行分析，然后进行反馈来消除噪声，这种方法能有效的控制噪声在2?5uV左右。
[0003]目前的信号分析仪噪声都较大，对小信号的测量都会带来较大的误差；而通过提取噪声然后再进行反馈来消除噪声，这种方法虽然能有效的降低噪声，但是该设计不仅增加了硬件设计的复杂程度，也增加了软件的计算量，在成本上不利于采用。
实用新型内容:
[0004]本实用新型提供了一种低噪声分析仪的前端模拟电路。以解决现有技术中信号分析仪噪声都较大，而对小信号的测量都会带来较大的误差；而通过提取噪声然后再进行反馈来消除噪声，这种方法虽然能有效的降低噪声，但是该设计不仅增加了硬件设计的复杂程度，也增加了软件的计算量，在成本上不利于采用的技术性问题。
[0005]本实用新型的具体技术方案如下:
[0006]一种低噪声分析仪的前端模拟电路，包括信号输入端口、差分/接地耦合选择电路单元、第一跟随器单元、差分转单端电路单元、AC/DC选择电路单元、第二跟随器单元、单端转差分电路单元以及AD采样电路单元，所述信号输入端口、差分/接地耦合选择电路单元、第一跟随器单元、差分转单端电路单元、AC/DC选择电路单元、第二跟随器单元、单端转差分电路单元以及AD采样电路单元依次连接。
[0007]优选地，所述信号输入端口连接有ICP供电选择单元。
[0008]信号通过信号输入端口进入后，根据不同类型的信号可以对信号进行差分或接地处理，之后信号经过第一跟随器，第一跟随器的作用能够提高分析仪的输入阻抗，同时也能避免前后级之间的耦合干扰。
[0009]差分转单端电路单元由运放构成，将进来的差分信号转换为单端信号，同时将小信号进行放大，信号放大利于后面AD采样电路单元进行采样。转换为单端后信号进入AC/DC选择电路单元选择，该结构是对应进来的信号为AC信号或DC信号进行选择。
[0010]第二跟随器单用来提高后级电路的驱动能力，同时也能避免前后级之间的耦合干扰。[0011 ] 单端转差分电路单元主要是将单端的信号转换为差分信号进入AD采样电路单元的AD采样芯片。
[0012]本实用新型的低噪声分析仪的前端模拟电路的有益效果如下:
[0013]本实用新型的低噪声分析仪的前端模拟电路主要针对小信号测量，通过采用低噪声元器件、再通过多级信号处理以及软硬件相结合的处理模式，有效的将通道噪声控制在一定范围内，从而使的仪器所能测量的信号就越更小，测量误差也就越小。
【专利附图】
【附图说明】
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[0014]以下结合附图和【具体实施方式】来进一步说明本实用新型。
[0015]图1为本实用新型的低噪声分析仪的前端模拟电路的电路结构图。
【具体实施方式】
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[0016]为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
[0017]请参照附图1，一种低噪声分析仪的前端模拟电路，包括信号输入端口 1、差分/接地耦合选择电路单元2、第一跟随器单元3、差分转单端电路单元4、AC/DC选择电路单元5、第二跟随器单元6、单端转差分电路单元7以及AD采样电路单元8，所述信号输入端口 1、差分/接地耦合选择电路单元2、第一跟随器单元3、差分转单端电路单元4、AC/DC选择电路单元5、第二跟随器单元6、单端转差分电路单元7以及AD采样电路单元8依次连接，另外，所述信号输入端口 I连接有ICP供电选择单元9。
[0018]信号通过信号输入端口 I进入后，然后差分/接地耦合选择电路单元2根据不同类型的信号可以对信号进行差分或接地处理，之后信号经过第一跟随器3，第一跟随器3的作用能够提高分析仪的输入阻抗，同时也能避免前后级之间的耦合干扰；差分转单端电路单元4由运放构成，将进来的差分信号转换为单端信号，同时将小信号进行放大，信号放大利于后面AD采样电路单元8进行采样。转换为单端后信号进入AC/DC选择电路单元5选择，该结构是对应进来的信号为AC信号或DC信号进行选择；第二跟随器单元6用来提高后级电路的驱动能力，同时也能避免前后级之间的耦合干扰；单端转差分电路单元7主要是将单端的信号转换为差分信号进入AD采样电路单元8的AD采样芯片。
[0019]本实施例设计要点如下:
[0020]1、低噪声器件:分为外部噪音和内部噪音。外部噪声主要是由外部信号耦合进来产生的，良好的屏蔽可以有效的降低噪声干扰；内部噪音主要来源于电阻，放大器和ADC，这些参数对放大器噪声的影响都很重要，都需要在具体的应用中来衡量。所以首先得选择低噪声器件，本方案设计中所采用的运放、电阻及AD采样芯片均为低噪声系列；
[0021]2、放大器增益控制设计:在前端模拟电路设计中，采用了多级放大对信号进行处理，这就需要考虑如何控制每一级电路的增益可以有效的降低电路的噪声。一般尽可能的将总的增益集中于第一级，这样有利于减小噪声。以两级放大为例，第一级为G1，噪声系数为F1，而第二级的噪声系数为F2，那么总的噪声系数为如下:
[0022]FTOTAL=F I + (F2_ I) /GI
[0023]可见，Gl越大，噪声系数越小。
[0024]3、有源屏蔽:电路设计中对信号进行有源屏蔽，能够有效的防止前后级之间噪声的耦合。
[0025]4、软件降低噪声:根据信号分析前端电路设计原理可知，先将信号放大，再通过软件将其还原，由于电路中噪声的产生是分布在每一级的，而放大级设计在第一级，所以电路中整体的实际噪声并没有放大相同的倍数，在软件对信号进行还原时，会将噪声缩小的倍数大于电路中噪声放大的倍数，这样在没有影响有用信号处理的前提下，人为的降低了噪声信号。
[0026]5、包地技术:PCB电路设计采用信号走线包地技术，有效的防止信号线之间的串扰，降低噪声的f禹合。
[0027]6、外部噪声屏蔽:对整个前端用屏蔽盒进行屏蔽，能够有效的降低外部噪声对电路的干扰。
[0028]综合上述的本实施例的结构与设计要点可知，本实用新型的低噪声分析仪的前端模拟电路主要针对小信号测量，通过采用低噪声元器件、再通过多级信号处理以及软硬件相结合的处理模式，有效的将通道噪声控制在一定范围内，从而使的仪器所能测量的信号就越更小，测量误差也就越小。
[0029]以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种低噪声分析仪的前端模拟电路，其特征在于，包括信号输入端口、差分/接地耦合选择电路单元、第一跟随器单元、差分转单端电路单元、AC/DC选择电路单元、第二跟随器单元、单端转差分电路单元以及AD采样电路单元，所述信号输入端口、差分/接地耦合选择电路单元、第一跟随器单元、差分转单端电路单元、AC/DC选择电路单元、第二跟随器单元、单端转差分电路单元以及AD采样电路单元依次连接。
2.根据权利要求1的低噪声分析仪的前端模拟电路，其特征在于，所述信号输入端口连接有ICP供电选择单元。
【文档编号】H03K19/0175GK203840319SQ201420137419
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年3月25日 优先权日:2014年3月25日
【发明者】贺惠农, 鲁佳 申请人:杭州亿恒科技有限公司