[参考译文] 为设计具有小型运算放大器的低振幅(20mV)和低频信号(15Hz)的放大器提供最佳电路选项

*任何用于检测所需脉冲的脉宽检测方法，然后我将进行放大。 因此，任何方法都可以检测周期为100ms*的2ms 脉宽

尊敬的 Vinay：

您的信号源是什么？

Kai

拉电流是一个交流脉冲信号、其周期为100ms、脉宽为2ms、振幅为20ms

尊敬的 Vinay：

上述博文提到、信号所关注的是~20mV 的振幅脉冲、其宽度为2ms、周期为100ms；您正在设计一个同相放大器/滤波器级：

 在建议放大器和/或电路之前、我们需要更好地了解应用要求：

什么类型的传感器或源电路会产生所需的脉冲信号？

 我假设您正在尝试通过同相带通滤波器/增益级放大20mV 脉冲信号。  是这样吗？  文章描述了100ms 周期(10Hz)和10ms 脉宽的脉冲；但标题提到了15Hz 信号。   预期的脉宽范围和周期/频率变化是多少？

请说明电路是否由+1.8V 的单极电源供电？  请注意，如果输入信号是~20mV 脉冲，并且所需的增益级具有~151V/V 的增益，则这对应于电源范围之外大于3V 的输出电压。 请阐明增益和/或电源要求。

关于您希望消除的小信号噪声干扰：您不想随信号放大的该噪声干扰的振幅和频率范围是多少？  

您能否发布您设计的电路的原理图和传感器？

谢谢、此致、

Luis

您好、Luis、

感谢您的回答、

1)没有传感器、信号脉冲来自电阻分压器网络、源为 LDO 1.8V

根据电阻分压器中某个电阻器上的负载、振幅会发生变化、因此振幅将根据电阻分压器网络上的负载而变化。 LDO 通过 MOSFET 的启用周期为100ms、脉宽为2ms。 因此、在最不重要的情况下、电压为20mV、

希望通过该电路草案得到一个想法。

谢谢、

Vinay

尊敬的 Vinay：

我正在研究这个电路、我希望在 美国时间周五早上回来。

谢谢、此致、

Luis

尊敬的 Vinay：

电路如何工作？

R1和 C1提供了一个简单的无源毛刺脉冲滤波器、因为您提到了您的信号由"小噪声毛刺脉冲"叠加。 放大器前面的无源滤波器是处理不需要的"噪声干扰"的最佳方法、因为一旦"噪声干扰"进入运算放大器、抑制它可能会更困难。

时间常数 R1 x C1决定了您可以实现的噪声干扰抑制量。 但同时它也会影响您所需的信号。 我已经设置了 R1和 C1的时间常数、这样方波峰值开始显示出您在仿真中看到的圆角边沿。

R1设置得足够低、不会增加太多的电阻器噪声。

D1和 D2提供二极管钳位、并保护 OPA192的+输入免受不可预见的过压情况的影响。 在过压条件下、R4会限制进入 OPA192输入的电阻输入电流：当导通电压为0.7V 时、进入 OPA192输入的电流被限制在低于150µA μ A。

反馈电阻器提供151V/V 的增益 C2增加了一些低通滤波、并通过增强相位裕度来提高电路的稳定性。

R5将运算放大器输出与容性负载隔离开来、并且也使运算放大器稳定。

由于在单个供电电路中、没有运算放大器可以使输出电压一直降至0V、因此您需要一些小的负电源电压。 LM7705提供的-0.23V 已经足以使 OPA192正常工作。 但您也可以采用另一个负电源电压。

之所以选择 OPA192、是因为它显示了极低的输入失调电压、极低的输入噪声电压、在输入和输出端具有轨到轨功能、并且速度足够快、可实现151V/V 的增益

Kai

尊敬的 Kai 和 Luis：

感谢您的长期回答以及通过模拟进行的清晰解释。

建议的电路也很好，但我只需要放大 500Hz 的频率信号。 因此、我计划实施带通滤波器以及您提出的建议设计。

它是否适用于带通滤波器实现？

谢谢   

Vinay Varikoti  

您好！

这是仿真结果、我在建议的电路中得到了该结果。 但是、我只需要在脉冲宽度为2ms (500Hz)、脉冲周期为100ms 时进行检测和放大。 如图所示。  因此、我计划实施 BPF (FL=500-30 FH=500+50)、以滤除该带宽外的噪声脉冲。

其他建议也非常感谢、谢谢

尊敬的 Vinay：

脉冲周期为100ms 的2ms 脉冲不是"500Hz 信号"。 500Hz 信号是一个持续无限长的正弦波、它没有开始或结束 但您的信号远不是无限长的持续正弦波。 它包含许多远距离谐波和直流分量、这些谐波和直流分量在衰减和相位延迟方面都会受到带通滤波器的不同影响。 因此、当您通过带通滤波器运行复杂信号时、您将看到许多瞬态现象、例如振铃、过冲和下冲。

您的信号是在时域中定义的、您不应使用仅在频域中完美工作的工具。 这不会同时出现。 如果您不希望出现不良的瞬态现象、则应使用非常温和的滤波、以避免信号完全失真。 因此、我省略了任何高通滤波(交流耦合)、只使用了相当温和的低通滤波。

Kai

尊敬的 Vinay：

我同意 Kai 的说法。  2ms 持续时间脉冲具有~500Hz 的基频、但脉冲信号包含许多高频谐波。 此外、可实现的滤波器具有相关的相位延迟、并且在通带和阻带之间没有无限陡的过渡。  最简单的方法是使用带宽相对较高的低通滤波器、以允许2ms 脉冲和脉冲信号的许多谐波通过。  例如，转角频率大于5kHz 的低通滤波器将允许基频和至少~10个谐波，同时过滤任何更高频率的噪声。

如果您需要在通带和阻带之间具有更陡转换的低通滤波 器、您可以使用二阶(或通过添加级实现更高阶)贝塞尔低通滤波器、从而提供最大的平坦延迟； 但同样、低通滤波器的频率带宽必须足够宽、以允许脉冲基频和一些更高频率的谐波。  

谢谢、此致、

Luis   

尊敬的 Vinay：

您是否只想对信号进行预防性过滤、或者您是否迫切需要抑制一些不必要的噪声或干扰？ 如果是、您能否显示示波器图？

Kai

Vinay、

请告诉我们您希望消除的信号噪声干扰的信息：您需要使用滤波器衰减的该噪声干扰的振幅和频率范围是多少；和/或让我们知道阻带中所需的衰减频率和级别是多少。

此致、

Luis