红外微弱信号的放大与调理电路设计

大气与环境光学学报 ›› 2013, Vol. 8 ›› Issue (5): 385-394.

红外微弱信号的放大与调理电路设计

李钊，方勇华，雒静，刘家祥

（中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室，安徽合肥 230031）

收稿日期:2013-04-02 修回日期:2013-04-17 出版日期:2013-09-28 发布日期:2013-09-06
通讯作者: 李钊（1988-），男，甘肃天水人，研究生，主要从事红外微弱信号的检测、采集方法及软硬件实现方面的研究。 E-mail:sailbay@126.com
作者简介:李钊（1988-），男，甘肃天水人，研究生，主要从事红外微弱信号的检测、采集方法及软硬件实现方面的研究。

Design of an Amplifying and Conditioning Circuit for Weak Infrared Signal

LI Zhao, FANG Yong-hua, LUO Jing, LIU Jia-xiang

（Key laboratory of Optical Calibration and Characterization, Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Hefei 230031, China）

Received:2013-04-02 Revised:2013-04-17 Published:2013-09-28 Online:2013-09-06

摘要/Abstract

摘要：

从热电堆红外探测器的检测电路设计入手，讨论了微弱信号的放大和调理方法，分析了热电堆探测器输出信号的时频域特性和噪声，给出了各环节的实现电路并进行了仿真，分析了以前置放大器为主的模拟信号链的噪声，并提出了噪声匹配的新方法，最终实现了微弱信号的测量。测试结果表明，本电路在噪声抑制和失调补偿方面达到了理想的效果，最小可检测到3.5μV的微弱直流信号变化，在红外光谱探测以及微弱直流信号检测中可以有较广泛的应用。

关键词: 微弱信号, 放大器, 调理电路, 红外, 热电堆

Abstract:

A detecting circuit of an infrared thermopile is introduced. Then the output signal and noise of the detector are analyzed. With calculating the inherent noise of the analog signal chain, the amplifying and conditioning method of weak signal are studied and a new method of noise match is proposed. The circuit design of each step is also given out, which has been simulated with Pspice. The test result shows that the design has achieved a good result in noise suppression and offset compensation, which can detect minimal 3.5μV weak DC signal. This design can be widely used in infrared spectrum detection and weak DC signal detection of μV class.

Key words: weak signal, amplifier, conditioning circuit, infrared; thermopile

中图分类号:

TM93

李钊方勇华雒静刘家祥. 红外微弱信号的放大与调理电路设计[J]. 大气与环境光学学报, 2013, 8(5): 385-394.

LI Zhao, FANG Yong-Hua, LUO Jing, LIU Jia-Xiang. Design of an Amplifying and Conditioning Circuit for Weak Infrared Signal[J]. Journal of Atmospheric and Environmental Optics, 2013, 8(5): 385-394.

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