在海綿泡沫壓陷硬度試驗(yàn)機(jī)中，高精度應(yīng)變式力傳感器輸出的微弱、易擾信號(hào)是檢測(cè)關(guān)鍵。低噪聲放大電路直接影響力信號(hào)采集精度，本文從電路拓?fù)?、噪聲抑制、性能適配闡述設(shè)計(jì)思路。

一、應(yīng)變式力傳感器的信號(hào)特性與放大電路需求

傳感器輸出信號(hào)具有“微弱、差分、易受干擾” 特性，輸出可達(dá)微伏級(jí)，采用差分輸出抗干擾，但易受電磁、溫度等因素影響。因此，放大電路需滿足高增益低噪聲、強(qiáng)抗干擾、高穩(wěn)定性，且結(jié)構(gòu)簡單、易集成、成本可控。

二、低噪聲放大電路的核心設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）核心元件的低噪聲選型

選用低噪聲運(yùn)算放大器，關(guān)注其電壓、電流噪聲及共模抑制比等參數(shù)；電阻選金屬膜電阻，電容按功能選低頻特性好或溫度系數(shù)小的類型，確保參數(shù)匹配電路工作條件。

（二）電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

采用兩級(jí)差分放大結(jié)構(gòu)，前置抑制共模干擾，后置提升增益；遵循“前置低噪、后置高增益” 分配增益，優(yōu)化反饋網(wǎng)絡(luò)；集成電源、高頻等濾波電路，匹配信號(hào)頻率。

（三）電路板布局與布線的噪聲控制

元件按信號(hào)流向布局，低噪元件靠近信號(hào)端，隔離電源與高噪元件；采用差分布線，信號(hào)與電源線分離，設(shè)置獨(dú)立模擬地與數(shù)字地并單點(diǎn)接地。

三、噪聲抑制與性能穩(wěn)定的強(qiáng)化策略

將電路置于金屬屏蔽盒，使用屏蔽線傳輸信號(hào)；結(jié)合硬件補(bǔ)償（熱敏電阻等）與軟件校準(zhǔn)抑制溫度漂移；采用線性穩(wěn)壓電源供電，加入隔離電路。

四、電路性能的測(cè)試與優(yōu)化驗(yàn)證

在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試噪聲、增益、共模抑制比等指標(biāo)；將電路集成到試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用測(cè)試；根據(jù)測(cè)試結(jié)果優(yōu)化元件選型、參數(shù)調(diào)整等，確保滿足檢測(cè)需求。

結(jié)語

通過低噪聲元件選型、電路拓?fù)鋬?yōu)化、布局布線控制及強(qiáng)化措施，可保障放大電路精度與穩(wěn)定性，滿足試驗(yàn)機(jī)精準(zhǔn)檢測(cè)需求。

審核編輯 黃宇