[发明专利]一种微弱信号测量的选频放大电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种微弱信号探测技术，特别涉及一种微弱信号测量的选频放大电路，该电路可测量高压下超导调幅调制磁信号，可以确定超导的转变温度。

背景技术

现有的技术中，如文献：陈晓嘉等在《自然杂志》466卷950-953页发表的文章《由压力驱动的电子态竞争所导致的超导电性增强》所公开的技术，如图1所示，当前超导磁信号提取而形成的传统装置是金刚石对顶砧微弱磁信号测量装置。由于高压装置金刚石对顶砧腔体内样品很小（10^-6—10^-7cm³），在这样小的空间下要用物体接触的方式测量超导的电导率以表征超导的性质难度非常大，因此，非样品接触的磁信号测量是一种理想手段，所以选用交流磁化率曲线来表征超导的性质。

现有技术中，如文献：余勇等在《中国物理快报》2009年第26（2）卷26201发表的文章《高压下测量超导转变温度的简单系统》，经过理论分析，提取的磁信号是纳伏级（nV）。而通常探测线圈匝数约为200匝，半径约为2mm，电阻约为200欧姆；由于阻抗不匹配和中心频率不同，一般的前置放大器不能实现预期的放大功能，因此，必须制作一种微弱磁信号测量的选频放大电路来实现信号放大。

超导转变温度测量的金刚石顶砧微弱磁信号测量装置，如图1所示，是由一个高压系统和感应线圈系统构成，由对顶砧系统提供高压、感应线圈系统提取并处理信号。信号线圈系统包含信号线圈、补偿线圈、高频激励线圈和低频调制线圈四部分。感应线圈系统的设计是基于迈斯纳效应、法拉第电磁感应定律以及信号的调幅调制的原理设计而成的。但是依赖于这个系统的缺陷是噪声信号过大。装置噪声信号为毫伏级(mV)，而所需要提取的磁信号却只是纳伏级(nV)。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种微弱信号测量的选频放大电路，本选频放大电路的中心频率为30KHz，其选频特性非常的优良，而且放大倍数为47dB左右，该电路的选频放大性能良好。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种微弱信号测量的选频放大电路，包括两级放大电路，第一级使用反比例放大电路，第二级使用选频放大电路。其中：第一级使用反比例放大电路，包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第二运算放大器U2。第一级放大电路的放大倍数为第一级放大电路的放大倍数为第二电阻（R2）阻值除以第一电阻（R1）阻值的商，即：R₂/R₁。第三电阻R3是放大器正相端的匹配电阻，它等于放大器负相端所接电路的等效电阻，即它的阻值约为第一电阻R1和第二电阻R2并联后的值，这个目的是为了给放大器设置良好的偏置电压；

第二级使用选频放大电路，包括第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第一电容C1、第二电容C2和第一运算放大器U1。第二级选频放大电路的放大倍数是R₇/2R₄，中心频率f₀的计算公式是：

f0=12πCR7R7(1R4+1R5+R6);]]>

本选频放大电路的中心频率为30KHz，根据中心频率公式，第一电容C1、第二电容C2采用的均是电容值为820pF的瓷片电容；计算可得到第六电阻R6的阻值设置为165欧姆。第八电阻R8是放大器正相端的匹配电阻，目的是为了给放大器设置良好的偏置电压，第八电阻R8的阻值约为负相端的等效电抗取实数的模。