CN113467320A - 基于增益补偿的微弱信号检测算法 - Google Patents

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杜忠鹏
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Abstract

本发明涉及基于增益补偿的微弱信号检测算法，所述检测算法为：在放大微弱信号电路中的差分放大器输入端各增加一个跟随器起到阻抗匹配的作用，然后将经过差分放大后的微弱信号送入单片机进行增益补偿；所述算法中，从放大器中提取出信号送入单片机，对信号进行傅里叶分解，对全波形中的离散点进行增益补偿。本发明涉及的方法在差分放大器的输入端各加了一个跟随器，利用它的输入高阻抗、输出低阻抗的特性，使得它在电路中可以起到阻抗匹配的作用；从放大器中提取出信号送入单片机，采用离散谐振点增益补偿的方式，不是补偿全波形，而是着重关心干扰点增益补偿，从而抵消放大器带宽的影响。

Description

基于增益补偿的微弱信号检测算法
技术领域
本发明涉及微弱信号检测技术领域，具体涉及一种基于增益补偿的微弱信号检测算法。
背景技术
随着我国社会与技术的发展，各种微弱信号的检测愈来愈受到人们的重视。微弱信号是指深埋在背景噪声中的极其微弱的有用信号，既小又弱，不易被接收、感觉到或设备接收，可能会造成最终结果的不确定性，如何才能得到自己所需要的那部分信号，一些放大电路就显得尤为重要。
差分放大电路，如图1所示，对共模输入信号有很强的抑制能力，对差模信号却没有多大的影响，因此差分放大电路一般做集成运算的输入级和中间级，可以抑制由外界条件的变化带给电路的影响，如温度噪声等。在小信号处理方面一般先让信号通过差分放大电路，提高信噪比。电路的放大倍数A=R2/R1=313倍。正常情况下应保持R1=R3，R2=R4。对输入差分放大器的信号没有做“隔离”前后级之间影响的处理，况且传统放大器是有带宽的，不做算法上的优化直接从输出端提取的放大的微小信号可能存在失真问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于增益补偿的微弱信号检测算法，将微弱信号进行放大的电路处理，并对放大器的带宽进行离散谐振点增益补偿，解决微小信号的检测存在的检测不到或者检测不完全、以及传统放大器存在带宽限制的问题。
本发明所采用的技术方案为：
基于增益补偿的微弱信号检测算法，其特征在于：
所述检测算法为：在放大微弱信号电路中的差分放大器输入端各增加一个跟随器起到阻抗匹配的作用，然后将经过差分放大后的微弱信号送入单片机进行增益补偿。
所述算法中，从放大器中提取出信号送入单片机，对信号进行傅里叶分解，对全波形中的离散点进行增益补偿。
所述算法中，单片机采用离散谐振点增益补偿的方式对干扰点正负n倍的点进行增益补偿。
所述放大微弱信号电路包括差分放大器，差分放大器的第4端同时连接电阻R1和电阻R3，差分放大器的第3端同时连接电阻R2和电阻R4；
电阻R3另一端连接差分放大器的第1端，电阻R4另一端连接差分放大器的第2端；
差分放大器的第5端连接VBAT端，同时通过电容C5连接GND端。
电阻R1的另一端和电阻R2的另一端各连接一个跟随器。
电阻R2另一端跟随器连接DGND端的节点连接到电阻R4与差分放大器第2端之间的节点。
本发明具有以下优点：
本发明涉及的方法，在差分放大器的输入端各加了一个跟随器，利用它的输入高阻抗、输出低阻抗的特性，使得它在电路中可以起到阻抗匹配的作用，能够使得后一级的放大电路更好的工作，然后经过差分放大后将微弱信号送入单片机进行增益补偿。
在算法上，从放大器中提取出信号送入单片机，采用离散谐振点增益补偿的方式，不是补偿全波形，而是着重关心干扰点。对信号进行傅里叶分解，在干扰点的正负n倍的点上，增益的补偿，从而抵消放大器带宽的影响。
附图说明
图1为现有差分放大电路的结构图。
图2为本发明检测算法的电路原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
本发明涉及一种基于增益补偿的微弱信号检测算法，所述检测算法为：在放大微弱信号电路中的差分放大器输入端各增加一个跟随器（放大一倍的放大器）起到阻抗匹配的作用，然后将经过差分放大后的微弱信号送入单片机（stm32单片机）进行增益补偿。
所述放大微弱信号电路包括差分放大器，差分放大器的第4端同时连接电阻R1和电阻R3，差分放大器的第3端同时连接电阻R2和电阻R4；电阻R3另一端连接差分放大器的第1端，电阻R4另一端连接差分放大器的第2端；差分放大器的第5端连接VBAT端，同时通过电容C5连接GND端。
电阻R1的另一端和电阻R2的另一端各连接一个跟随器。电阻R2另一端跟随器连接DGND端的节点连接到电阻R4与差分放大器第2端之间的节点。
所述算法中，从放大器中提取出信号送入单片机，对信号进行傅里叶分解，对全波形中的离散点进行增益补偿。单片机采用离散谐振点增益补偿的方式对干扰点正负n倍频程，即n次谐波（n≤10）的点进行增益补偿。
上述方法在差分放大器的输入端各加了一个跟随器，利用它的输入高阻抗、输出低阻抗的特性，使得它在电路中可以起到阻抗匹配的作用，能够使得后一级的放大电路更好的工作，然后经过差分放大后将微弱信号送入单片机进行增益补偿增益补偿不补偿全波形，而是对离散谐振点进行补偿，补偿干扰点正负n次谐波，消除运放带宽的影响）。
在算法上，从放大器中提取出信号送入单片机，采用离散谐振点增益补偿的方式，不是补偿全波形，而是着重关心干扰点。对信号进行傅里叶分解，在干扰点的正负n倍的点上，增益的补偿，从而抵消放大器带宽的影响。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.基于增益补偿的微弱信号检测算法，其特征在于：
所述检测算法为：在放大微弱信号电路中的差分放大器输入端各增加一个跟随器起到阻抗匹配的作用，然后将经过差分放大后的微弱信号送入单片机进行增益补偿。
2.根据权利要求1所述的基于增益补偿的微弱信号检测算法，其特征在于：
所述算法中，从放大器中提取出信号送入单片机，对信号进行傅里叶分解，对全波形中的离散点进行增益补偿。
3.根据权利要求2所述的基于增益补偿的微弱信号检测算法，其特征在于：
所述算法中，单片机采用离散谐振点增益补偿的方式对干扰点正负n倍的点进行增益补偿。
4.根据权利要求3所述的基于增益补偿的微弱信号检测算法，其特征在于：
所述放大微弱信号电路包括差分放大器，差分放大器的第4端同时连接电阻R1和电阻R3，差分放大器的第3端同时连接电阻R2和电阻R4；
电阻R3另一端连接差分放大器的第1端，电阻R4另一端连接差分放大器的第2端；
差分放大器的第5端连接VBAT端，同时通过电容C5连接GND端。
5.根据权利要求4所述的基于增益补偿的微弱信号检测算法，其特征在于：
电阻R1的另一端和电阻R2的另一端各连接一个跟随器。
6.根据权利要求5所述的基于增益补偿的微弱信号检测算法，其特征在于：
电阻R2另一端跟随器连接DGND端的节点连接到电阻R4与差分放大器第2端之间的节点。
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