请问这样的微弱信号放大电路是什么原理？

src100

放大电路如下图所示。这是30年前设计的电路，用得都是很平常的元件。op07，lm324这样子的。
它是对一个电桥的差分信号进行放大的。这个差分信号很小，波动范围也就+/-0.5微伏的样子。
图中Thermistor就是NTC热敏电阻，Bridge Resistor是一个电阻箱，是被恒温的。它们和另外两个2k的电阻R36、R37构成电桥。施加在电桥上的电压是一个高度为1V，频率为25Hz，占空比为1:1的方波。这算交流信号吗？
这个电路是用来测量温度波动为正负万分之一度以内的温度变化的。信号输出到记录仪。
输出端变化70mv，相当于电桥的差分信号变化0.44uV。
我不明白这个放大电路的原理是什么？是斩波还是锁相放大还是其它的？希望前辈帮忙看看，帮忙解释一下。

wbxms

看起来就是斩波放大器。先用方波将待放大波形调制，然后放大，再解调。现在有全集成的斩波放大器，已经不用这样的电路了。

longshort

通过斩波方式，将弱的直流信号以交流的方式放大到一定程度，恢复出来的直流信号幅度大于后级直流放大级漂移的若干倍就达到目的了。

src100

谢谢了。
我对电路是个门外汉。
再问个问题，用一个ICL7650和其它运放组合多级放大可以替代这个放大电路不？
或者需要噪声更小的斩波稳零运放才行？

wbxms

7650本身就是斩波放大器，可以代替的。大致看有点类似电子天平的电路，可找几个样本参考一下。

lymex

楼主的电路是个斩波放大器。具有放大微弱信号的能力，但频带窄。以前指零仪器（例如Fluke845）都是采用这种方式。
现在都用斩波稳零IC了，与斩波放大器有区别，但性能不错，尤其是频带比较宽。目前流行的有比较老的ICL7650，新老结合的LTC1x5x，再就是比较新的AD8628/9（性能更好）。

qbqian55

7650好像能力稳零能力有限，放大0.5微伏信号有问题。

src100

感谢各位的热心帮助。这个电路是一个液体恒温槽的控温电路的放大器部分。放大后的信号送给PID控制器给恒温槽加热的。恒温槽的温度波动只有万分之一度。按照资料上说的这个放大链路的N12输出变化70mV对应万分之一度的变化，放大倍数是160000倍，那么电桥这边的变化是0.44uV了。
我在想，既然能控制到波动小于0.44uV，那么分辨率至少是这个量的百分之一吧（我估计的，不然怎么能控制得那么稳呢），即4.4nV。那这个分辨率可高了。
另外，我觉得给那个电桥的供电不是用直流而是用方波，是不是为了利用交流电桥可以消除热电势的影响啊。另一方面，热敏电阻的自热功率也可以减小一半。
另外，如果用现在的器件来实现这个性能，应该不难吧。我看它用30年前的lm324搭起来的，用了这么多年还是挺稳定的。

bg8up

学习了，触摸到的越多，越感到自己的肤浅

qbqian55

这应该是一个锁定放大器，，专门用于微弱的直流或者低频信号放大用的。

qbqian55

楼主能否把图纸搞清楚与准确些好分析工作原理。

src100

既然有人感兴趣，那我就把图纸贴上来吧。下面就是和上面那个简图对应的放大部分。图纸中剩下的部分就是正负15V的电源电路部分，给整个电路供电的，就不贴出来了。

另外，还有几个点的波形示意图。对大家分析也应该有帮助。

隔行如隔山，我也看不懂。
9楼说是锁定放大器，能解释一下么？就是锁相放大吧。
前面几位老师说是斩波放大，究竟是什么呢。
在前面我估计说能分辩4.4n，那纯粹是我瞎猜的。应该达不到这么高的分辨率。因为现在最好的nV检测器（AVM-2000）也只能达到2nV的分辨率。但是我觉得分辩几十纳伏是没问题的。不然怎么能将波动控制在0.44uV以内呢。

src100

没人来讨论了吗？自己顶一下。

qbqian55

有本书专门介绍微弱信号放大的。大概是清华出的。你可以参考一下。从目前情况看，电路如果拿7650替代是有问题的。

python_k

从框图看应该是斩波放大器，另外楼主给的图不太清晰。

src100

python_k:从框图看应该是斩波放大器，另外楼主给的图不太清晰。
(2012-02-16  09:02)

谢谢，图是可以电击放大的。这个原图就这样了。

src100

感谢各位的帮助。不过我还是不清楚它是怎么工作的。
由于原来的框图和原理图相比，少化了一个N11，所以我根据原理图把框图重新画了一下。
请大家帮忙看看。

N10的逻辑控制端是低电平时，开关就导通，那么根据前面的波形图我初步分析一下。当电桥的TP13和TP14之间不加电时，开关N10将信号送入N11，这时N9的3脚接地。当TP13和TP14之间的电压跃至高电平时，开关N10断开4ms，然后又导通，再次将信号送入N11，并且N9的3脚接N11的输出。再当TP13和TP14之间的电压跃至低电平时，开关N10又断开4ms，然后又导通。如此反复。
这里的N11是相敏检测器的作用吗？
有一段英文的描述：
The amplitude of the output on N6:8 is adjusted to a level of approx 1V (bridge amplitude) by potentiometer R35 that adjusts the +/-5V input on N6:l0. The amplifier N6:14 and the two resistors R36 and R37 form a virtual ground for the bridge amplifier. The difference signal between the thermistor and the bridge setting (TP16) is amplified by the differential amplifier N7 and N8. If the bath temperature is less than the bridge pre-set temperature, a negative amplitude signal at TP16 will be amplified at the output N7:6. N9 is a common mode balanced amplifier. The switch N10 will be opened every 4ms (3ms -see pulse diagram) and disconnected at all zero switching points. The AC signal will pass C24 to N11 where it is amplified after passing the combination C25 and R72 that together form a low pass filter. The signal is again inverted by N11. The trimmer resistor R74 is used to adjust the input to N9:2 and 3 so that the output of N12 (TP25) is zero when +1V is applied on TP21. N9:2 and 3, work just like an AM detector, i.e. it is amplitude sensing, it changes the incoming signal at the inputs every 20ms, in each case the amplification is two times. The changes of input are made to remove all unwanted information or noise and to leave the required signal. The two filters integrate the AC signal to provide a DC level that corresponds to the average level. N12 is a buffer amplifier for the load when a recorder is used, amplification is unity. The total gain in the chain is: 320* 5*100 = 160000.
谢谢。

longshort

不是相敏检频，是幅度调制。将缓变的直流信号调制到一个交流载频上，然后通过同步检波再还原出来。这个过程中使用交流放大比直接放大直流容易做到。

src100

谢谢longshort，
N11是幅度调制，那么后面的N9:2，3如文中所说是幅度检测器（AM detector）。
N9:2 and 3, work just like an AM detector, i.e. it is amplitude sensing, it changes the incoming signal at the inputs every 20ms, in each case the amplification is two times.
如果是斩波放大，这里好像没有输出反馈过程。

longshort

N10是幅度调制，N11是闭环的交流放大器。

wbxms

以前我从福禄克341基准源的手册中翻译了部分内容，其中包括斩波放大的介绍，可供楼主参考。原帖：https://bbs.38hot.net/read.php?tid=8842
个人理解，斩波放大器应用在高增益的微弱信号直流放大器中，目的是大幅度抑制放大器的漂移对输出的影响。

src100

谢谢各位的帮助，学了不少东西。

qbqian55

注意N11反馈电容对交流成分有极大的抑制作用。

shichen717

PSD相敏检测电路。斩波放大器和锁定放大器都是PSD的实际应用。

斩波放大器同时提供调制和解调，目的在于降低放大器噪声（主要是低频噪声）和失调电压漂移对输入直流量的影响，通过交流增益放大直流信号，一般调制和解调的相位相同。

锁定放大器只根据信号调制频率同相位解调，降低环境和内部放大器噪声和漂移的影响，通常用于放大调制后的交流信号。大多数应用锁定放大器的测量系统自身实质是斩波放大器，测量对象也是直流量，只不过由调制到解调之间的路径很长，中间还可能需要换能，因此调制和解调之间可能存在相位差。

PSD优势在于通过调制和解调过程中的频谱搬移配合模拟滤波器降低对运放的噪声（尤其是低频噪声）和失调电压的要求，只要二者不至使放大器饱和，因此最便宜的324也可胜任。高频率的调制解调对放大器的带宽和响应速率要求较高，几十Hz用324都很奢侈（当然实际也没有什么运放比324还便宜）。

这和收音机的道理完全相同，只不过电台干了调制的工作，收音机放大信号后根据本振解调，非常弱的空间信号也可听清楚，前提是本振值相同，相位由收音机自动同步。当然收音机的通讯调制解调协议复杂得多。

斩波放大器电台和收音机的事都干，而且使用同一个本振。

锁定放大器只干收音机的事，本振由外部提供，但必须与调制过的信号相位相干。

这个事7650干不了。

src100

非常感谢。

wuwentong

好好学习了

haizalan

这个好帖今天才发现

aihao

温故知新，过来学习一下

lujimin

进来看看，多学习！